2021 Fiscal Year Research-status Report
不確実ネットワークにおける時間制約の下での重要ノード・リンク抽出に関する研究
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20K11940
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
大原 剛三 青山学院大学, 理工学部, 教授 (30294127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
斉藤 和巳 神奈川大学, 理学部, 教授 (80379544)
木村 昌弘 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (10396153)
伏見 卓恭 東京工科大学, コンピュータサイエンス学部, 助教 (80755702)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 大規模不確実ネットワーク / 重要リンク抽出 / 重要ノード抽出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，広域道路ネットワークにおける災害時避難問題やインターネット上の社会ネットワークにおける情報拡散問題などを前提に，ネットワーク中のノード・リンクが一定の確率で機能しなくなる可能性をもつ不確実ネットワークに対して，一定の制限時間の下での特定の目標ノード集合への可到達性（連結性）に基づいたノード・リンクの重要性指標を定義し，大規模かつ不確実な複雑ネットワークからその指標の下で重要なノード・リンクを一定の精度を保証しつつ効率的に同定する枠組みの実現，ならびに，現実タスクにおいて実際に同定されたノード・リンクがどのような特性をもつのかを明らかにすることを目的としている．
今年度は，前年度までに実現した静的な大規模複雑ネットワークにおける手法を基礎とし，一定の確率で一部のリンクが不活性化する大規模複雑不確実ネットワークにおける時間制約付き目標ノード指向中心性に基づく重要ノード・リンク同定法および潜在的重要リンク同定法について検討した．具体的には，基準となる大規模複雑ネットワークに対して，一定の確率の下でモンテカルロ法を用いてサンプリングしたネットワークを対象に各ノード・リンクの重要性の期待値を求めるものであり，各重要性指標の定義は静的な大規模複雑ネットワークにおけるものをそのまま利用できる利点がある．また，潜在的重要ノード同定法における，潜在ノードの配置に関する自由度に起因する計算量の問題への対応策を検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初計画していた4つの研究項目のうち，大規模複雑不確実ネットワークにおける時間制約付き目標ノード指向中心性に基づく重要ノード・リンク同定法の開発に関しては，既に実現している静的な大規模複雑ネットワークにおける時間制約付き目標ノード指向中心性に基づく重要ノード・リンク同定法にモンテカルロ法を適用することで実現の見通しは立っている．大規模複雑不確実ネットワークにおける時間制約付き目標ノード指向中心性に基づく潜在的重要リンク同定法の開発に関しても，既に実現している静的な大規模不確実ネットワークに対する手法へのモンテカルロ法の適用による実現の道筋ができている．現状では，ナイーブなモンテカルロ法の適用によるものであるため，今後，予測シミュレーション技術を用いたネットワーク分析基盤を適用した効率化を図る段階にある．一方，大規模複雑不確実ネットワークにおける時間制約付き目標ノード指向中心性に基づく潜在的重要ノード同定法に関しては，潜在的ノードの配置に関する自由度が高い場合に計算量的な問題が生じたため，改めて現実的な問題設定を再検討している状況である．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度では，問題設定の再検討を行っている大規模複雑不確実ネットワークにおける時間制約付き目標ノード指向中心性に基づく潜在的重要ノード同定法の実現を最優先に取り組みを進める．具体的には，既存のネットワーク外に潜在ノードを配置する場合，それに伴う潜在リンクの配置も同時に解かないといけないため，潜在ノードの配置を既存リンク上に制限した問題設定を検討している．これは，具体的には，これまで用いてきた道路ネットワーク上の店舗配置問題における出店位置を，既存ノード，つまり交差点となる位置に限定するのではなく，道路上の任意の位置に緩和するものであり，現実問題としても有用である．また，いずれの手法においても，大規模複雑不確実ネットワークに対してはモンテカルロ法の適用が必要であり，その計算量が問題となるため，予測シミュレーション技術の適用による，精度の高い近似解の効率的な計算の実現を図る．そして，これらの手法を実ネットワークへの適用を通して，得られた重要ノード・リンクの特性についても分析する．
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| Causes of Carryover |
（理由）新型コロナウィルス感染症の世界的な流行に伴い，成果発表・資料収集のために参加予定であった国際・国内会議の多くがオンライン開催となり，その出張旅費が不要となるとともに，参加登録費も減額されたものがあったため，初年度の未使用額も加えて約147万円が残ることとなった．
（使用計画）次年度は，上記未使用額を合わせて約247万円の直接経費額となるが，そのうち約187万円程度を研究代表者・分担者4名の国内外旅費・会議参加費に充当し，20万円程度で評価実験に利用する大容量記憶メディア等の購入，40万円程度をアルバイト謝金に充当する予定である．
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