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ネットワーク上のコミュニティ検出問題への物理学的アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 14J11203
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ソフトコンピューティング
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2016)
東京工業大学 (2014-2015)

研究代表者

川本 達郎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 人工知能研究センター, 研究員

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードコミュニティ検出 / ネットワーク / 検出限界 / 信念伝搬法 / スペクトル法 / detectability threshold / 局在固有ベクトル / ベイズ推定 / モデル選択 / 国際情報交換
研究実績の概要

最終年度も、ネットワーク上のコミュニティ検出に対する手法開発と理論解析を行った。主にベイズ推論の枠組みで、コミュニティの数を決定する、モデル選択の問題に取り組んだ。また、モジュール構造推定の理論的な限界(detectability threshold)についても、研究を行った。後者はdetectability thresholdを計算するという意味では昨年度までの研究と同じであり、続きに対応するが、対象としているアルゴリズムが違うため、アプローチはまったく異なる。最終年度は、3本の論文を執筆し、一つはまだarxivに掲載されているだけの状態であるが、Phys. Rev. Eに掲載されたものと、Scientific Reportsから出版が決まっているものがある。
これら3つの研究は、スパースなネットワークで非常に効率的かつ精度が良いとされている、信念伝搬法を用いたベイズ推論の研究である。基本的なクラスタリングアルゴリズムは、Decelleらによって2011年に提案されたものであるが、彼らの方法は実データに適用したときに、モデル選択の性能が良くないという問題点があった。また、理論的な検出限界の計算は、単純なコミュニティ構造のみに限定して調べられていた。
3本の論文のうち、1本目の論文では、モデル選択のため、推論アルゴリズムとして用いている、信念伝搬法の結果を利用して種々の予測誤差を計算する手法を提案した。この方法によるモデル選択の振る舞いを理論的に調べ、また実データでも確かに有用であることを確認した(Scientific Reports)。2本目の論文は1本目の論文で提案した手法を、他の方法と比較実験した論文である(arxiv)。3本目の論文は、検出限界の理論評価をより一般の場合に拡張したものである。
また、コミュニティ検出手法の具体的応用として、自由記述アンケートを作成した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Detectability thresholds of general modular graphs2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamoto and Y. Kabashima
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95(1) 号: 1 ページ: 012304-012304

    • DOI

      10.1103/physreve.95.012304

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cross-validation model assessment for modular networks2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Kawamoto, Yoshiyuki Kabashima
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Localized eigenvectors of the non-backtracking matrix2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Kawamoto
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: - 号: 2 ページ: 023404-023404

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/02/023404

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Limitations in the spectral method for graph partitioning: Detectability threshold and localization of eigenvectors2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamoto and Y. Kabashima
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 91 号: 6 ページ: 062803-062803

    • DOI

      10.1103/physreve.91.062803

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detectability of the spectral method for sparse graph partitioning2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamoto and Y. Kabashima
    • 雑誌名

      Europhysics Letters

      巻: 112 号: 4 ページ: 40007-40007

    • DOI

      10.1209/0295-5075/112/40007

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Estimating the resolution limit of the map equation in community detection2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Kawamoto, Martin Rosvall
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 91 号: 1 ページ: 012809-012819

    • DOI

      10.1103/physreve.91.012809

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Community detection in a nutshell2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Kawamoto
    • 学会等名
      Mathematical and geographical modelling for environmental humanities
    • 発表場所
      Research Institute for Mathematical Sciences (RIMS), 京都, 日本
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 交差検定によるグラフクラスタリングのモデル評価2016

    • 著者名/発表者名
      川本達郎,樺島祥介
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学, 石川, 日本
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 投票クラスタリング:グラフクラスタリングによる記述回答形式アンケート2016

    • 著者名/発表者名
      川本達郎
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学, 石川, 日本
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Competition between resolution and detectability in spectral graph partitioning2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Kawamoto, Yoshiyuki Kabashima
    • 学会等名
      NetSci2016 (main conference)
    • 発表場所
      K hotel, ソウル, 韓国
    • 年月日
      2016-06-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A cross-validation model assessment in community detection2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Kawamoto, Yoshiyuki Kabashima
    • 学会等名
      NetSci2016 SINM (Satellite)
    • 発表場所
      K hotel, ソウル, 韓国
    • 年月日
      2016-05-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 漸近近似ベイズ推論によるコミュニティ検出2016

    • 著者名/発表者名
      林浩平、小西卓哉、川本達郎
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] コミュニティ検出に現れる局在固有ベクトル2015

    • 著者名/発表者名
      川本達郎
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] スペクトラル・クラスタリングの統計力学II2015

    • 著者名/発表者名
      川本達郎、樺島祥介
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] スペクトル法によるコミュニティ検出の問題点とその補正2015

    • 著者名/発表者名
      川本達郎、シュパイデル玲雄、高口太朗
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Detectability threshold of the spectral method for graph partitioning in sparse graphs2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Kawamoto and Yoshiyuki Kabashima
    • 学会等名
      NetSci2015
    • 発表場所
      Zaragoza, Spain
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スペクトラル・クラスタリングでの固有ベクトルの局在2015

    • 著者名/発表者名
      川本 達郎、樺島祥介
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学, 東京
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] map equationの階層性2014

    • 著者名/発表者名
      川本 達郎
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      中部大学, 名古屋
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スペクトラル・クラスタリングの統計力学2014

    • 著者名/発表者名
      川本 達郎、樺島祥介
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      中部大学, 名古屋
    • 年月日
      2014-09-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] The map equation and the resolution limit in community detection2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Kawamoto and Martin Rosvall
    • 学会等名
      NetSci2014
    • 発表場所
      UC Berkeley, California, The United States
    • 年月日
      2014-06-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] vote clustering

    • URL

      http://voteclustering.org/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] PUBLICATIONS

    • URL

      https://tatsurokawamoto.wordpress.com/publication/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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