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人口・産業集積の時空間ビッグデータにみられる相転移挙動の計算科学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H02872
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ソフトコンピューティング
研究機関立教大学 (2019-2020)
東京大学 (2016-2018)

研究代表者

大西 立顕  立教大学, 人工知能科学研究科, 教授 (10376387)

研究分担者 水野 貴之  国立情報学研究所, 情報社会相関研究系, 准教授 (50467057)
久野 遼平  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 講師 (60725018)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード人口集積 / 産業集積 / 都市のスケーリング則 / 二次元コルモゴロフ・スミルノフ検定 / 地理空間情報 / 時空間ビッグデータ / 超並列計算 / マルチフラクタル / スケーリング関係 / 流動人口 / 数理工学 / ソフトコンピューティング / ハイパフォーマンス・コンピューティング / 経済統計学 / 可視化 / 成長率 / ラプラス分布 / ジブラ則 / 都市サイズ / 経済物理学 / 社会物理学 / 二次元Kolmogorov-Smirnov検定 / 国勢調査 / 位置情報 / ベキ分布
研究成果の概要

都市における人口と施設数の間には非自明なスケーリング関係が存在し,業種を特徴づけるスケーリング指数が存在することを確認した.空間分布の同一性に着目することで,現実に即した空間的な集積度合いの指標を開発した.人口や施設数の時系列を解析し,連続する2時点間の成長率には正の相関があり,連続増加(減少)すると翌年も増加(減少)しやすい傾向を明らかにした.人口と施設数の間の厳密な関係性を散布図から特徴づける新たな手法を開発した.特異性指数と大域スペクトルを用いて,業種ごとに店舗・施設の空間分布の特徴を考察した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

人口・産業集積は,日本を含む多くの国において様々な空間スケールで観測される普遍的な性質である.空間的な集積は,理想的な二次元平面を仮定した上で分析されることがほとんどであるが,本研究では人口・施設の密度に応じて自然な形で長さの尺度を自動的に調整することで,より現実的な集積度合いの指標を開発した.さらに,現実世界では人・施設が三次元空間中のフラクタル的な図形上に分布していることを考慮して,マルチフラクタルの観点からも集積度合いを評価した.人・施設に関する時空間ビッグデータにこれらの手法を適用することで,集積現象の理解を深めた.

報告書

(5件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 16件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 流動人口ビッグデータによる外出の自粛率の見える化2020

    • 著者名/発表者名
      水野 貴之、大西 立顕、渡辺 努
    • 雑誌名

      人工知能

      巻: 35 号: 5 ページ: 667-672

    • DOI

      10.11517/jjsai.35.5_667

    • NAID

      130007935286

    • ISSN
      2188-2266, 2435-8614
    • 年月日
      2020-09-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Evaluation of the Heterogeneous Spatial Distribution of Population and Stores/Facilities by Multifractal Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Ito Mariko I., Ohnishi Takaaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Physics

      巻: 8

    • DOI

      10.3389/fphy.2020.00291

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 位置情報付SNSデータを用いた情報発信拠点の分析2020

    • 著者名/発表者名
      藤本祥二,石川温,水野貴之
    • 雑誌名

      情報処理学会第82回全国大会講演論文集

      巻: 2020 ページ: 165-166

    • NAID

      170000182110

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 人流ビッグデータによるCOVID-19の拡散制御-自粛による封じ込め-2020

    • 著者名/発表者名
      水野貴之,大西立顕
    • 雑誌名

      キヤノングローバル戦略研究所コラム

      巻: 2020.04.14

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 流動人口ビッグデータによる地域住民の自粛率の見える化-感染者数と自粛の関係-2020

    • 著者名/発表者名
      水野貴之,大西立顕,渡辺努
    • 雑誌名

      キヤノングローバル戦略研究所コラム

      巻: 2020.04.22

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] GPS位置情報ビッグデータによる人口分布の高解像度化と接触頻度の推定2020

    • 著者名/発表者名
      水野貴之,大西立顕,渡辺努
    • 雑誌名

      キヤノングローバル戦略研究所コラム

      巻: 2020.05.08

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 空間情報ビッグデータによるCOVID-19の感染に繋がる接触頻度の推定2020

    • 著者名/発表者名
      水野貴之,大西立顕,渡辺努
    • 雑誌名

      キヤノングローバル戦略研究所コラム

      巻: 2020.05.29

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 世代別・性別の 外出率とCOVID-19陽性者割合との関係2020

    • 著者名/発表者名
      水野貴之,大西立顕,渡辺努
    • 雑誌名

      キヤノングローバル戦略研究所コラム

      巻: 2020.07.15

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ビッグデータによって変わる未来の公的統計2019

    • 著者名/発表者名
      水野貴之
    • 雑誌名

      社会と調査

      巻: 22 ページ: 36-44

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Revealing Persistent Structure of International Trade by Nonnegative Matrix Factorization2017

    • 著者名/発表者名
      Chikara Mizokam, Takaaki Ohnishi
    • 雑誌名

      In: Complex Networks & Their Applications VI. COMPLEX NETWORKS 2017. Studies in Computational Intelligence, Springer, Cham

      巻: 689 ページ: 1088-1099

    • DOI

      10.1007/978-3-319-72150-7_88

    • ISBN
      9783319721491, 9783319721507
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison between spatial distributions of tweet base and population in Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Atushi Ishikawa, Shouji Fujimoto, Takayuki Mizuno
    • 雑誌名

      Proceedings of 2017 IEEE International Conference on Big Data (BIGDATA)

      巻: - ページ: 3052-3057

    • DOI

      10.1109/bigdata.2017.8258277

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Regional Difference of Store/Facility Agglomeration Observed in Japanese Telephone Directory Data2020

    • 著者名/発表者名
      Mariko Ito, Takaaki Ohnishi
    • 学会等名
      6th International Conference on Computational Social Science (IC2S2)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Using two-dimensional Kolmogorov-Smirnov statistics to characterize allometric scaling between population and number of facilities2019

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      FENS 2019-10th Polish Symposium on Physics in Economy and Social Sciences
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二次元コルモゴロフ・スミルノフ検定で特徴づけられる都市の人口と施設数のスケーリング関係2019

    • 著者名/発表者名
      大西立顕,水野貴之,渡辺努
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 電話帳データを活用した買い物・医療困難地域の検出2019

    • 著者名/発表者名
      大西立顕,水野貴之,渡辺努
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門 第18回社会システム部会研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 人流ビッグデータによる空間的セグリゲーションの抽出2019

    • 著者名/発表者名
      水野貴之
    • 学会等名
      Data-Driven Mathematical Science: 経済物理とその周辺
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Continuous increases or decreases in city sizes observed in Japanese telephone directory data2019

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      DPG Spring Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Indicator of the Number of Stores and Facilities Suitable for Urban Population Using Scaling Exponents2019

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      Social Informatics 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 人流ビッグデータによる社会科学と情報学との融合基盤構築に向けて2018

    • 著者名/発表者名
      水野貴之
    • 学会等名
      早稲田大学政治経済学術院セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Statistical analysis of a political demonstration using location-based big data2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Mizuno, Takaaki Ohnishi, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      WEHIA 2018 (The 23rd Annual Workshop on the Economic Science with Heterogeneous Interacting Agents)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A temporal-spatial correlation between languages in multiracial societies2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Mizuno, Takaaki Ohnishi, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      The Complexity of Conflict and Crime (satellite meeting of CCS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A temporal-spatial correlation network of languages in multiracial societies2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Mizuno, Takaaki Ohnishi, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      Computational Social Science (CSS 2018) annual conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Directional patterns of city size changes in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      The Computational Social Science Society of the Americas CSS 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電話帳データを用いた地域社会の生活環境評価2018

    • 著者名/発表者名
      大西立顕,水野貴之,渡辺努
    • 学会等名
      経済・社会への分野横断的研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Quantification of spatial collocation patterns of shops and facilities using the two-dimensional Kolmogorov-Smirnov statistic2018

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      13th German Probability and Statistics Days 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 世界の株式市場の相関構造分析2017

    • 著者名/発表者名
      木村笙子,大西立顕
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 第12回社会システム部会研究会
    • 発表場所
      グアム (米国)
    • 年月日
      2017-03-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 位置情報付きTwitterデータから算出した都市間の人の移動ネットワーク2017

    • 著者名/発表者名
      大西立顕,水野貴之,渡辺努
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 第12回社会システム部会研究会
    • 発表場所
      グアム (米国)
    • 年月日
      2017-03-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Using Network Motif Analysis to Characterize the International Trade Network2017

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Yuichi Ikeda, Hiroshi Iyetomi, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      SigmaPhi2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristic Spatial Interaction between Shops and Facilities in Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      Conference on Complex Systems 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revealing Persistent Structure of International Trade by Nonnegative Matrix Factorization2017

    • 著者名/発表者名
      Chikara Mizokami, Takaaki Ohnishi
    • 学会等名
      COMPLEX NETWORKS 2017: The 6th International Conference on Complex Networks and Their Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2次元 Kolmogorov-Smirnov 検定を用いた店舗・施設の立地パターンの定量化2017

    • 著者名/発表者名
      大西立顕,水野貴之,渡辺努
    • 学会等名
      経済物理学 2017:新たな領域との融合
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非負値行列因子分解による国際貿易ネットワークの構造抽出2017

    • 著者名/発表者名
      溝上力,大西立顕
    • 学会等名
      経済物理学 2017:新たな領域との融合
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Use of the two-dimensional Kolmogorov-Smirnov test to measure spatial concentration in geospatial data2017

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      11th International Conference on Computational and Financial Econometrics (CFE 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scaling relations between population and number of facilities2016

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      Dynamics Days Latin America and the Caribbean
    • 発表場所
      Puebla (Mexico)
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scaling analysis of urban agglomeration observed in Japanese phone directory data2016

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      Conference on Complex Systems 2016
    • 発表場所
      Amsterdam (Netherlands)
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 産業集積を特徴づける都市のスケーリング指数2016

    • 著者名/発表者名
      大西立顕,水野貴之,渡辺努
    • 学会等名
      日本物理学会2016年度秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学 (石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 都市の人口と施設数を関係づけるスケーリング則2016

    • 著者名/発表者名
      大西立顕,水野貴之,渡辺努
    • 学会等名
      平成28年度統数研共同研究集会「経済物理学とその周辺」第1回研究会
    • 発表場所
      キヤノングローバル戦略研究所 (東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Characterizing industry agglomeration in Japan using urban allometric scaling2016

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ohnishi, Takayuki Mizuno, Tsutomu Watanabe
    • 学会等名
      Challenges in Data Science
    • 発表場所
      Matera (Italy)
    • 年月日
      2016-07-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 都市の時空間ビッグデータにみられるスケーリング則2016

    • 著者名/発表者名
      大西立顕,水野貴之,渡辺努
    • 学会等名
      2016年度 RIMS共同研究「マクロ経済動学の非線形数理」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所 (京都府京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 大西立顕研究室ホームページ

    • URL

      http://webpark1746.sakura.ne.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-01-27  

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