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複雑ネットワーク理論に基づく人工物システムの頑健性評価と強化

研究課題

研究課題/領域番号 18KT0059
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 人工物システムの強化
研究機関茨城大学

研究代表者

長谷川 雄央  茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (10528425)

研究分担者 谷澤 俊弘  高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 教授 (60311106)
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) 2018-07-18 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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 / モンテカルロシミュレーション
研究成果の概要

ネットワークの故障に対する頑健性について研究することで、以下の結果が得られた。(1) 強い正次数相関構造を持つネットワークにおいて、ランダム故障過程は特殊な相転移を示す。一方で、別の強い正相関ネットワークでは平均場クラスの転移を示す。(2) 強い負次数相関構造は臨界特性を変える。(3) 全ての階層ネットワークは故障に対して非常に脆弱である。(4) ランダム故障過程で残る巨大連結成分は負次数相関構造である。(5) Erdos-Renyiランダムネットワークが巨大連結成分を形成する臨界点近傍で、巨大連結成分は長距離の負次数相関構造を示す。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で展開した解析手法と得られた結果は複雑ネットワーク分野で初めて明らかとなったものや従来の予想を覆すものであり、この分野の今後の発展に貢献するものと考えられる。また、本研究を通じて、複雑ネットワークの解析から人工物システムの頑健性を正確に評価するために必要な知見をいくつか得ることができた。今後、応用を意識した定量的な研究を行うための基礎を与えたと考えられる。

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

    (40件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Observability transitions in clustered networks2021

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Takehisa、Iwase Yuta
    • 雑誌名

      Physica A: Statistical Mechanics and its Applications

      巻: 573 ページ: 125970-125970

    • DOI

      10.1016/j.physa.2021.125970

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Emergence of long-range correlations in random networks2020

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

      Journal of Physics: Complexity

      巻: 1 号: 3 ページ: 035007-035007

    • DOI

      10.1088/2632-072x/abb4c5

    • 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
  • [雑誌論文] Structure of percolating clusters in random clustered networks2020

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

      Physical Review E

      巻: 101 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreve.101.062310

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [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 実施状況報告書
    • 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] 隣接次数相関ネットワーク上のパーコレーション問題再訪2021

    • 著者名/発表者名
      水高将吾, 長谷川雄央
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ネットワーク上の拡張Wattsモデルのカスケード現象Ⅱ2021

    • 著者名/発表者名
      西岡伸二, 長谷川雄央
    • 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] ランダムグラフにおける長距離次数相関2020

    • 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2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 拡張Wattsモデルにおけるカスケードダイナミクスのseed割合依存性2020

    • 著者名/発表者名
      西岡伸二, 長谷川雄央
    • 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] ネットワーク上の拡張Wattsモデルのカスケード現象2020

    • 著者名/発表者名
      西岡伸二, 長谷川雄央
    • 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] 巨大連結成分の統計的性質:次数相関2020

    • 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2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ乱流時系列データのネットワーク表現2020

    • 著者名/発表者名
      谷澤俊弘, 中村知道, 稲垣滋, 糟谷直宏
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [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 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Percolation transition on scale-free networks with strong degree assortativity2020

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tanizawa
    • 学会等名
      NetSciX-Tokyo
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Constructing networks for multivariate nonlinear and nonstationary time series2020

    • 著者名/発表者名
      Tomomichi Nakamura and Toshihiro Tanizawa
    • 学会等名
      NetSciX-Tokyo
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [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
      COMPLEX NETWORKS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inevitable Fragility of Hierarchical Networks against Random Node Failures2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川雄央, 能川知昭
    • 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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [学会発表] 情報発信源からの近さを考慮した情報カスケードモデルの解析2019

    • 著者名/発表者名
      西岡伸二, 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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Inevitable Fragility of Hierarchical Networks against Random Node Failures2019

    • 著者名/発表者名
      Takehisa Hasegawa and Tomoaki Nogawa
    • 学会等名
      StatPhys 27
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [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
      StatPhys 27
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Percolation on scale-free networks with assortative degree correlation2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tanizawa
    • 学会等名
      NetSci2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The GitHub Project, Network Science in Your Pokect2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tanizawa
    • 学会等名
      NetSciEd2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 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
      CCEGN2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] configuration modelにおける連結成分の統計的性質について2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川雄央, 岩瀬優太, 五十嵐有美, 尾畑伸明
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [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
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Constructing directed networks from multivariate time series using linear modeling technique2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tanizawa
    • 学会等名
      CompleNet'19
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [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] Percolation transition on scale-free networks with assortative degree correlation2018

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tanizawa
    • 学会等名
      Complex Networks 2018
    • 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
    • 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年秋季大会
    • 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年秋季大会
    • 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年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 強次数相関ネットワーク上のパーコレーション転移における臨界現象について2018

    • 著者名/発表者名
      谷澤俊弘
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 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
      ネットワーク科学セミナー2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] Pythonと複雑ネットワーク分析2019

    • 著者名/発表者名
      林幸雄、谷澤俊弘、鬼頭朋美、岡本洋
    • 総ページ数
      192
    • 出版者
      近代科学社
    • ISBN
      9784764906020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] ネットワーク科学2019

    • 著者名/発表者名
      【著】Albert-Laszlo Barabasi、【監訳】池田 裕一、井上 寛康、谷澤 俊弘
    • 総ページ数
      496
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320124479
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-20   更新日: 2022-01-27  

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