多層ネットワークにおける情報伝搬の解明と制御

• 研究課題/領域番号: 17H01785
• 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: 知能情報学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 村田 剛志 東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (90242289)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円); 2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: 多層ネットワーク / 情報伝搬 / コミュニティ / ネットワークエンベディング / ネットワーク / 影響最大化 / 変分オートエンコーダ / コミュニティ抽出 / 人工知能 / アルゴリズム

研究成果の概要

鉄道などの交通網における物流や人の移動、ソーシャルメディアによる口コミなどのネットワークにおいて災害の連鎖を防いだり有益な情報を広めたりすることは、現実の社会インフラにおける喫緊の課題である。研究実績としては、論文誌ACM Transactions on Knowledge Discovery from Data, Future Generation Computer Systems, IEEE Access, Information Science
等での論文採択や、国際会議での論文採択がある。また本研究課題を契機として、グラフエンベディングやグラフニューラルネットワークの成果も出てきている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題を契機として、グラフを対象とした深層学習についての研究に着手しており、グラフエンベディングやグラフニューラルネットワークにおける研究成果に結びついてきている。特に2022年にオーム社から出版した「グラフニューラルネットワーク: PyTorchによる実装」は、この分野における和書としては日本で最初のものであり、注目を集めた。

研究成果

• [雑誌論文] PGRA: Projected graph relation-feature attention network for heterogeneous information network embedding (2021)
  • 著者名/発表者名: Chairatanakul Nuttapong、Liu Xin、Murata Tsuyoshi
  • 雑誌名: Information Sciences 巻: 570 ページ: 769-794
  • DOI: 10.1016/j.ins.2021.04.070
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Predicting Emergency Medical Service Demand With Bipartite Graph Convolutional Networks (2021)
  • 著者名/発表者名: Jin Ruidong、Xia Tianqi、Liu Xin、Murata Tsuyoshi、Kim Kyoung-Sook
  • 雑誌名: IEEE Access 巻: 9 ページ: 9903-9915
  • DOI: 10.1109/access.2021.3050607
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Graph convolutional networks for graphs containing missing features (2021)
  • 著者名/発表者名: Taguchi Hibiki、Liu Xin、Murata Tsuyoshi
  • 雑誌名: Future Generation Computer Systems 巻: 117 ページ: 155-168
  • DOI: 10.1016/j.future.2020.11.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Graph Neural Networks for Fast Node Ranking Approximation (2021)
  • 著者名/発表者名: Sunil Maurya, Liu Xin, Tsuyoshi Murata
  • 雑誌名: ACM Transactions on Knowledge Discovery from Data 巻: 15 号: 5 ページ: 1-32
  • DOI: 10.1145/3446217
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Graph Convolutional Network with Time-based Mini-batch for Information Diffusion Prediction (2020)
  • 著者名/発表者名: Hajime Miyazawa, Tsuyoshi Murata
  • 雑誌名: The 9th International Conference on Complex Networks and their Applications (Complex Networks 2020) 巻: 944 ページ: 8376-8383
  • DOI: 10.1007/978-3-030-65351-4_5
  • ISBN: 9783030653507, 9783030653514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Embedding of Signed Networks Focusing on Both Structure and Relation (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Murata, Hiroki Arihara
  • 雑誌名: the 11th International Conference on Complex Networks (CompleNet 2020) 巻: 1 ページ: 60-69
  • DOI: 10.1007/978-3-030-40943-2_6
  • ISBN: 9783030409425, 9783030409432
  • 査読あり
• [雑誌論文] 構造特徴とグラフ畳み込みを用いたネットワークの半教師あり学習 (2019)
  • 著者名/発表者名: 立花誠人，村田剛志
  • 雑誌名: 人工知能学会論文誌 巻: 34 号: 5 ページ: B-IC2_1-8
  • DOI: 10.1527/tjsai.B-IC2
  • NAID: 130007700226
  • ISSN: 1346-0714, 1346-8030
  • 年月日: 2019-09-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fast Approximations of Betweenness Centrality with Graph Neural Networks (2019)
  • 著者名/発表者名: Maurya Sunil Kumar、Liu Xin、Murata Tsuyoshi
  • 雑誌名: Proceedings of the 28th ACM International Conference on Information and Knowledge Management (CIKM’19) 巻: - ページ: 2149-2152
  • DOI: 10.1145/3357384.3358080
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extended Methods for Influence Maximization in Dynamic Networks (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Murata, Hokuto Koga
  • 雑誌名: Computational Social Networks 巻: Vol.5, No.8 号: 1 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1186/s40649-018-0056-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Constrained Community Detection in Multiplex Networks (2017)
  • 著者名/発表者名: Eguchi Koji、Murata Tsuyoshi
  • 雑誌名: Social Informatics (Proceedings of SocInfo 2017) 巻: 1 ページ: 75-87
  • DOI: 10.1007/978-3-319-67217-5_6
  • ISBN: 9783319672168, 9783319672175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methods for Influence Maximization in Dynamic Networks (2017)
  • 著者名/発表者名: Murata Tsuyoshi、Koga Hokuto
  • 雑誌名: Complex Networks & Their Applications VI (Proceedings of Complex Networks 2017) 巻: 1 ページ: 955-966
  • DOI: 10.1007/978-3-319-72150-7_77
  • ISBN: 9783319721491, 9783319721507
  • 査読あり
• [学会発表] Learning Community Structure with Variational Autoencoder (2018)
  • 著者名/発表者名: Jun Jin Choong, Xin Liu, Tsuyoshi Murata
  • 学会等名: IEEE International Conference on Data Mining (ICDM 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Flow-Aware Vertex Protection Strategy on Large Social Networks (2017)
  • 著者名/発表者名: Arie Wahyu Wijayanto, Tsuyoshi Murata
  • 学会等名: The 2017 IEEE/ACM International Conference on Advances in Social Networks Analysis and Mining
  • 国際学会
• [学会発表] Motif-Aware Graph Embedding (2017)
  • 著者名/発表者名: Hoang Nguyen, Tsuyoshi Murata
  • 学会等名: The Third International Workshop on Representation Learning for Graphs (ReLiG 2017)
  • 国際学会
• [図書] Pythonで学ぶネットワーク分析 ColaboratoryとNetworkXを使った実践入門 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村田剛志
  • 総ページ数: 192
  • 出版者: オーム社
  • ISBN: 9784274224256