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次数相関を有するネットワークの頑健性とその最適構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K13473
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関北陸先端科学技術大学院大学 (2019)
茨城大学 (2018)

研究代表者

水高 将吾  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (70771062)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード複雑ネットワーク / ネットワーク科学 / パーコレーション / 相転移 / 臨界現象
研究成果の概要

本研究では、頑健な(脆弱な)ネットワーク構造と次数相関の関係を明らかにするため、次の研究を行なった。1. (u, v)-フラワーと呼ばれるモデルネットワーク上のボンドパーコレーションを解析的に取り扱い、転移点のモデルパラメータ依存性を調べることで、ネットワーク頑強性と長距離構造の関係を明らかにした。2. (u, v)-フラワーと同等の隣接次数相関をもつネットワーク上のパーコレーションを母関数法を用いて解析し、臨界特性を調べた。その結果新奇な臨界特性を確認した。3. パーコレーション過程によって発現する次数相関を解析した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、最大負次数相関ネットワーク上のパーコレーション問題を扱い、その頑健性を解析的に評価した。ネットワーク上のパーコレーション問題が故障や攻撃に対するネットワークの頑健性の数理モデルとして用いられるため統計物理学的興味に加え工学的応用面でも重要な結果を与えている。また、ネットワークからノードやエッジをランダムサンプリングしたときに、連結成分に次数相関が発現することを解析的に示した。これは連結成分の抽出という操作によって大きなバイアスが生じることを意味しており、実ネットワークのサンプリング問題のデザインに注意を払う必要であることを示している。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Percolation on a maximally disassortative network2020

    • 著者名/発表者名
      Mizutaka Shogo、Hasegawa Takehisa
    • 雑誌名

      EPL (Europhysics Letters)

      巻: 128 号: 4 ページ: 46003-46003

    • DOI

      10.1209/0295-5075/128/46003

    • NAID

      130008147690

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple Model of Fractal Networks Formed by Self-Organized Critical Dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Mizutaka Shogo
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 1 ページ: 014002-014002

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.014002

    • NAID

      40021772155

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Disassortativity of percolating clusters in random networks2018

    • 著者名/発表者名
      Mizutaka Shogo、Hasegawa Takehisa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 98 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreve.98.062314

    • NAID

      130007736115

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 複雑ネットワークの構造的性質~次数相関、フラクタル性とその連関~2020

    • 著者名/発表者名
      水高 将吾
    • 学会等名
      量子・古典における複雑系の物理と普遍性
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Long-range degree correlations of fractal clusters in random networks2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Mizutaka and Takehisa Hasegawa
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Complex Networks and their Application
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intrinsic long-range degree correlation of random nwtwroks near criticality2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Mizutaka
    • 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 / 招待講演
  • [学会発表] Degree correlations of percolating clusters in random networks2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Mizutaka and Takehisa Hasegawa
    • 学会等名
      StatPhys27
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Negative degree correlations of percolating clusters in random networks2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Mizutaka and Takehisa Hasegawa
    • 学会等名
      Critical and collective effects in graphs and networks 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Negative degree correlations of percolating clusters in random networks2019

    • 著者名/発表者名
      水高 将吾、長谷川 雄央
    • 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] Correlated bimodal network上の相乗効果を持つ感染症モデルの振舞い2019

    • 著者名/発表者名
      森 萌、水高 将吾、長谷川 雄央
    • 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] Degree correlations of percolating clusters in uncorrelated random networks2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Mizutaka
    • 学会等名
      The 4th Workshop on Self-Organization and Robustness of Evolving Many-Body Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 最大負次数相関がパーコレーションの臨界特性に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      水高将吾、長谷川雄央
    • 学会等名
      日本物理学会2019春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Fractal network formation based on self-organized critical dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      Shogo Mizutaka
    • 学会等名
      Workshop on dynamical processes on networks
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fractal networks formed by self-organized critical dynamics and its universality class2018

    • 著者名/発表者名
      Shogo Mizutaka
    • 学会等名
      NetSci2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ランダムネットワークにおける最大連結成分の統計2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川雄央、水高将吾
    • 学会等名
      ランダム系と量子系の出会い
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パーコレーション問題における最大連結成分の負次数相関性2018

    • 著者名/発表者名
      水高将吾、長谷川雄央
    • 学会等名
      日本物理学会2018秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クラスター性のあるネットワークの連結成分の統計的性質2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川雄央、水高将吾
    • 学会等名
      日本物理学会2018秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ランダムウォークで重み付けられたネットワークのバックボーン2018

    • 著者名/発表者名
      岩瀬優太、長谷川雄央、水高将吾
    • 学会等名
      日本物理学会2018秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パーコレーティングクラスターの次数相関2018

    • 著者名/発表者名
      水高将吾、長谷川雄央
    • 学会等名
      ワンディワークショップ ネットワーク構造の数理
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パーコレーティングクラスターの次数相関の解析2018

    • 著者名/発表者名
      水高将吾
    • 学会等名
      ネットワーク科学セミナー(早稲田大学)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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