2017 Fiscal Year Annual Research Report
Models and Simulations of Large-Scale Economic Networks and Their Instabilities
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17H02041
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
藤原 義久 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 教授 (50358892)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 寛康 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 准教授 (60418499)
荒田 禎之 独立行政法人経済産業研究所, 研究グループ, 研究員 (40756764)
青山 秀明 京都大学, 理学研究科, 教授 (40202501)
池田 裕一 京都大学, 総合生存学館, 教授 (90610858)
相馬 亘 日本大学, 理工学部, 准教授 (50395117)
家富 洋 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20168090)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 社会システム / 複雑系ネットワーク / 経済ネットワーク / financial crisis / complex network |
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| Outline of Annual Research Achievements |
経済システムのそのネットワークとしての脆弱性に関する実証研究とモデル化、シミュレーションと評価を行うことが本研究の目的である。初年度として、大規模データとして実体経済における物価および生産ネットワークのデータを整備した上で、物価・実体経済ネットワーク・脆弱性にかかるシミュレーションのモデル化を行った。具体的な主な研究実績を以下に示す。
(1) 物価に関しては、時間遅れを含む多くの時系列に対する主成分をノイズから分離して抽出できる複素ヒルベルト主成分分析を応用して、輸入物価・企業物価・消費者物価からなる900以上の時系列から二つの主成分を抽出することに成功して、生産の上流と下流で次々に変動が連鎖する構造を明らかにした。
(2) 生産ネットワークのサプライチェーン上で、地震などの自然災害によって生産が停止した場合に、その影響がどのように伝播するのか、またGDPへの影響の大きさがどの程度になるか、モデルのパラメータを変えてそれらの定量的な評価を可能とするモデルを実装した。また、理化学研究所の京コンピュータのスパコン上で、その多数の計算コアを利用して、多くのシナリオやパラメータの下でシミュレーションを行ってモデル評価の準備を進めた。
(3) 大規模ネットワーク上での経済ストレスの伝播を可視化するツールを開発して、理化学研究所による広報ビデオ『社会現象をシミュレーションで解き明かせ！』でそのシミュレーション動画を公開した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は経済システムにおける脆弱性を明らかにし、その緩和策の提言に向けた基盤を構築することが目的である。個別物価と物価指数、企業間の個々の取引と生産ネットワーク全体、経済ネットワークそれ自体のモデル化などがその対象である。目的を達成するにあたって、以下のサブゴールを設定しており、初年度としては順調に研究が進展している。
(1) 物価と量による多数の経済変動とそれらの間の膨大な組合せに隠れた、一般に遅れを伴う同期的な運動をこれまで独自に開発した複素ヒルベルト主成分分析などを用いて解析することができた。
(2) 上記のような経済の集団運動が実体経済のどのような動きと関係するのかの因果について検討するため、国内の企業・金融機関をカバーする数百万の経済主体の属性（健全性を表す財務状態、産業などの情報）とそれらの関係性（生産や金融など）のネットワークを用いながら明らかにしつつある。さらに、地震などの自然災害によって生産が停止した場合に、その影響がどのように伝播するのか、またGDPへの影響の大きさがどの程度になるか、そのモデルを構築することができた。
なお、本研究に必要となる京コンピュータの計算資源確保やプログラム開発も進めた。また、大規模ネットワーク上での経済ストレスの伝播を可視化するツールを開発して、理化学研究所による広報ビデオ『社会現象をシミュレーションで解き明かせ！』でそのシミュレーション動画を公開した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度の研究を推進する方策を以下のように策定する。
(1) 生産ネットワークは実体経済のエンジンともいえる重要なものであるが、一方でそれを支える金融ネットワークも重要なもう一つの側面であるといえる。本研究でこれまで対象としていなかった、銀行・企業間の金融ネットワークのデータを整備する。具体的には、日本の金融危機やリーマンショックをカバーする期間にわたる金融機関別借入金データや、生産ネットワークに付随するメインバンクの情報、Credit Risk Database (CRD)などのデータベースから、その大規模な構造とその時間変化を明らかにする。
(2) パラメータ探索や多数のシナリオのシミュレーションのためには、多数の計算コアを有するスパコンの活用が重要であることから、理化学研究所における京コンピュータおよび同研究所の研究者と連携し、より使いやすいシミュレーション環境を整備していく。
(3) 経済ネットワークの構造やそのダイナミクスを記述するための確率モデルとして、Exponential Random Graph Model (ERGM), SAOM (stochastic actor-oriented model)などのモデル構築を行って、マルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)などの手法でパラメータを推定する手法を開発する。また、連鎖倒産や動的ネットワークのモデル化に応用する計画である。
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