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複雑ネットワークにおける長距離次数相関の定式化とフラクタル的大域構造の起源解明

研究課題

研究課題/領域番号 18J20874
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 数理物理・物性基礎(理論)
研究機関北海道大学

研究代表者

藤木 結香  北海道大学, 大学院工学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード複雑ネットワーク / 次数相関 / フラクタル
研究実績の概要

次数不均一性の強い複雑ネットワークにおいて、次数どうしの相関関係(次数相関)はネットワークの性質に強い影響を与える。特に近年では、隣接以上に離れたノード間の次数相関である長距離次数相関の重要性が認識されはじめている。本研究課題では前年度までに、長距離次数相関の一般的定式化を行い、対象とするネットワークの長距離次数相関が隣接次数相関に対して付随的なものであるか否かを判別する方法を得た。さらに、発現した長距離次数相関の強さと、非付随的な長距離次数相関の強さの指標を開発することで、非付随的な長距離次数相関がフラクタル・ネットワークに強く現れること、また、頑強性を低下させることを明らかにした。本年度は、これらのネットワークの性質を系統的に理解する目的のもと、多様な構造を示すフラクタル・ネットワークの一般的モデルを提案した。高次数ノード間に反発傾向を生じさせるように決定論的にネットワークを成長させる本モデルでは、ネットワークの構造的特徴を解析的に計算することができる。本研究課題では、最終的に形成されるネットワークのフラクタル次元やスケールフリー指数、さらにはクラスター係数、隣接次数相関の解析的な計算方法を提示した。また、当モデルにより作られるネットワーク上のパーコレーション過程に関して、その様相を特徴づける臨界点と臨界指数を導出した。これにより、最も基本的なネットワーク特性のひとつである頑強性とネットワークの構造的特徴の間の関係を明らかにすることが可能となった。実際に、当モデルにおけるいくつかの具体例に対してボンド・パーコレーションの臨界点と臨界指数を計算した結果、次数分布、フラクタル次元、隣接次数相関がすべて同じフラクタル・ネットワークであっても、クラスター係数の違いによって臨界指数が異なる値となることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Identification of intrinsic long-range degree correlations in complex networks2020

    • 著者名/発表者名
      Fujiki Yuka、Yakubo Kousuke
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 101 号: 3 ページ: 032308-032308

    • DOI

      10.1103/physreve.101.032308

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] General formulation of long-range degree correlations in complex networks2018

    • 著者名/発表者名
      Fujiki Yuka, Takaguchi Taro, Yakubo Kousuke
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 97 号: 6 ページ: 0623081-8

    • DOI

      10.1103/physreve.97.062308

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] フラクタル・スケールフリー・ネットワークに対する決定論的モデルの一般化2021

    • 著者名/発表者名
      藤木結香、矢久保考介
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Structural property of deterministic fractal scale-free networks2020

    • 著者名/発表者名
      藤木結香、矢久保考介
    • 学会等名
      ネットワーク科学セミナー2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] フラクタル・スケールフリー・ネットワークの一般化モデル2020

    • 著者名/発表者名
      藤木結香、矢久保考介
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Identification of fractality by assortativity invariance under renormalization2020

    • 著者名/発表者名
      Yuka Fujiki and Kousuke Yakubo
    • 学会等名
      International School and Conference on Networks Science 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 構造的負次数相関の判別2020

    • 著者名/発表者名
      矢久保考介,藤木 結香
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 隣接次数相関の繰り込み不変性を用いた複雑ネットワークのフラクタル解析2020

    • 著者名/発表者名
      藤木 結香,矢久保 考介
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Detection and Analysis of Long-Range Degree Correlations in Complex Networks2019

    • 著者名/発表者名
      Yuka Fujiki and Kousuke Yakubo
    • 学会等名
      The 27th International Conference on Statistical Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection and analysis of intrinsic long-range degree correlation2019

    • 著者名/発表者名
      Yuka Fujiki and Kousuke Yakubo
    • 学会等名
      Roles of Heterogeneity in Non-equilibrium collective dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複雑ネットワークの頑強性における長距離次数相関の重要性2019

    • 著者名/発表者名
      宮本璃子,藤木 結香,矢久保 考介
    • 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] Intrinsic long-range degree correlations in complex networks2019

    • 著者名/発表者名
      藤木 結香,矢久保 考介
    • 学会等名
      ネットワーク科学セミナー2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A general framework for analyzing long-range degree correlations in complex networks2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka Fujiki, Taro Takaguchi, and Kousuke Yakubo
    • 学会等名
      International School and Conference on Network Science 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intrinsic and extrinsic long-range degree correlations in real-world networks2018

    • 著者名/発表者名
      藤木 結香,矢久保 考介
    • 学会等名
      ワンデーワークショップ ~ネットワーク構造の数理~
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Analyzing long-range degree correlations in complex networks2018

    • 著者名/発表者名
      藤木 結香,矢久保 考介
    • 学会等名
      ネットワーク科学セミナー2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 隣接相関に付随する長距離次数相関と非付随的相関の識別2018

    • 著者名/発表者名
      藤木 結香,矢久保 考介
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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