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ネットワークにおける伝播の解析と制御:モチーフを活用した多項式時間アルゴリズム

研究課題

研究課題/領域番号 18K13777
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21040:制御およびシステム工学関連
研究機関大阪大学 (2019-2020)
奈良先端科学技術大学院大学 (2018)

研究代表者

小蔵 正輝  大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (10800732)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード複雑ネットワーク / 制御理論 / 最適化 / 制御工学 / 非負システム / 設計工学 / 確率過程
研究成果の概要

ネットワークにおける様々なダイナミクスの性質を解析し,さらにそれらを制御するための手法を確立した.感染症ダイナミクスに対しては,二次モーメントと呼ばれる統計量を用いた精度良い解析手法や,マルコフ性と呼ばれる特殊な性質を仮定しない解析手法,社会距離戦略を通じた制御手法などを得た.製品開発プロセスに対しては,最大限の開発結果を得るために限りある人的資源を有効に活用するための最適化手法を得た.これらの結果において重要な役割を果たす幾何計画と呼ばれる最適化手法を用いて,ネットワーク結合した非負システムの様々な指標を効率的に最適化することが可能であることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

多数のシステムが複雑に結合するネットワークダイナミクスは,感染症伝搬や情報伝播など様々な状況に現れる.ネットワークが大規模な場合,このようなダイナミクスの解析や制御に従来の手法をそのまま用いることは,数値的に効率が必ずしも良いとは限らない.そこで本研究ではこの困難を克服するために,様々な数理に性能が裏打ちされた,数値的に効率の良いネットワーク解析・制御手法を確立した.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書

研究成果

(23件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件)

  • [国際共同研究] University of Pennsylvania(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Bristol University(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Hong Kong(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] American University of Beirut(レバノン)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Pennsylvania(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Bristol University(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] SDP-Based Moment Closure for Epidemic Processes on Networks2020

    • 著者名/発表者名
      Chen Ximing、Ogura Masaki、Preciado Victor M.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Network Science and Engineering

      巻: 7 ページ: 2850-2865

    • DOI

      10.1109/tnse.2020.2998491

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Geometric Programming for Optimal Positive Linear Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Ogura Masaki、Kishida Masako、Lam James
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 65 ページ: 4648-4663

    • DOI

      10.1109/tac.2019.2960697

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep Learning-Based Average Consensus2020

    • 著者名/発表者名
      Kishida Masako、Ogura Masaki、Yoshida Yuichi、Wadayama Tadashi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 142404-142412

    • DOI

      10.1109/access.2020.3014148

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of the susceptible-infected-susceptible epidemic dynamics in networks via the non-backtracking matrix2020

    • 著者名/発表者名
      Masuda Naoki、Preciado Victor M、Ogura Masaki
    • 雑誌名

      IMA Journal of Applied Mathematics

      巻: 85 ページ: 214-230

    • DOI

      10.1093/imamat/hxaa003

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Stability of SIS Spreading Processes in Networks with Non-Markovian Transmission and Recovery2020

    • 著者名/発表者名
      Ogura Masaki、Preciado Victor M.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Control of Network Systems

      巻: - ページ: 349-359

    • DOI

      10.1109/tcns.2019.2905131

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Resource and Network Management Framework for a Large-Scale Satellite Communications System2020

    • 著者名/発表者名
      ABE Yuma、OGURA Masaki、TSUJI Hiroyuki、MIURA Amane、ADACHI Shuichi
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Fundamentals

      巻: E103.A 号: 2 ページ: 492-501

    • DOI

      10.1587/transfun.2019eap1088

      10.1587/transfun.2019EAP1088

    • NAID

      130007793350

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Resource optimization of product development projects with time-varying dependency structure2019

    • 著者名/発表者名
      Ogura Masaki、Harada Junichi、Kishida Masako、Yassine Ali
    • 雑誌名

      Research in Engineering Design

      巻: -

    • DOI

      10.1007/s00163-019-00316-6

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimal Resource Allocation over Complex Networks: An Approach via Geometric Programming2019

    • 著者名/発表者名
      OGURA Masaki
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ FUNDAMENTALS REVIEW

      巻: 12 号: 3 ページ: 191-200

    • DOI

      10.1587/essfr.12.3_191

    • NAID

      130007542439

    • ISSN
      1882-0875
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synergistic Effects in Networked Epidemic Spreading Dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Ogura Masaki、Mei Wenjie、Sugimoto Kenji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs

      巻: -

    • DOI

      10.1109/tcsii.2019.2912794

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 幾何計画による非負システムの最適設計2020

    • 著者名/発表者名
      小蔵正輝, 岸田昌子, 林參
    • 学会等名
      第7回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 確率的勾配降下法を用いたマルコフ過程のスパースな補間2020

    • 著者名/発表者名
      森純平, 小蔵正輝, 小林泰介, 杉本謙二
    • 学会等名
      第7回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Neural Ordinary Differential Equationを用いた静的出力フィードバック安定化の検討2020

    • 著者名/発表者名
      小林恒輝, 小蔵正輝, 岸田昌子, 和田山正, 杉本謙二
    • 学会等名
      信学技法
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 社会ネットワークにおける振動ダイナミクスのスパース安定化2019

    • 著者名/発表者名
      小蔵正輝, 今林亘, 会田雅樹, 杉本謙二
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 確率的に不確かなネットワークにおける最適資源配置2019

    • 著者名/発表者名
      原田, 小蔵, 杉本,
    • 学会等名
      第6回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 時変通信環境における分散送信電力制御アルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      趙, 小蔵, 杉本
    • 学会等名
      電子情報通信学会 高信頼制御通信研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Geometric Programmingによる衛星通信ネットワーク設計法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      阿部, 小蔵, 辻, 三浦, 足立
    • 学会等名
      電子情報通信学会 高信頼制御通信研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 設計プロジェクトにおける追加タスクの影響を最小化するためのロバスト最適化2018

    • 著者名/発表者名
      原田, 小蔵, 岸田, 杉本
    • 学会等名
      日本機械学会第28回設計工学・システム部門講演会
    • 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: 2022-01-27  

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