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人流ネットワークに特化した数理解析基盤の整備とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 21H03507
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61040:ソフトコンピューティング関連
研究機関東北大学

研究代表者

藤原 直哉  東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (00637449)

研究分担者 青木 高明  滋賀大学, データサイエンス学系, 准教授 (30553284)
藤嶋 翔太  一橋大学, 大学院経済学研究科, 准教授 (50706835)
秋山 祐樹  東京都市大学, 建築都市デザイン学部, 准教授 (60600054)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード人流 / ネットワーク分析 / ポテンシャル / コミュニティ検出 / コミュニティ抽出
研究開始時の研究の概要

人々の地理空間での流動(人流)は社会経済活動の根幹をなす。近年、大量かつ高精度な人流データが取得可能となっており、実データに基づき人流の理解を深めることは重要な課題である。人流はネットワークとしての側面を強く持ち、ネットワーク科学の手法を用いて人流の性質が解析されてきた。しかし、既存手法は人流の特徴を十分に捉えていないので、本研究では、人流の特殊性を考慮したネットワーク解析の基盤を整備して大規模人流データに適用する。本研究は人流と関連する諸分野への学問的波及効果の他に、社会基盤整備事業の効果や災害時の避難行動など、将来的に政策立案・評価などの実務にも役立つことが期待される。

研究成果の概要

本課題では、居住地からの外出と帰宅や流動パターンの時間的な周期性など、人流の特殊性を考慮したネットワーク解析の基盤を整備するとともに、その手法を大規模人流データに適用した。自宅位置を考慮した地域間流動量の集計方法を提案し、その性質を議論したほか、組み合わせホッジ理論を用いたポテンシャルによるデータ駆動型の人流数理モデルを提案した。さらに、放射モデルを用いた数理モデルの拡張を行うとともに、COVID-19による外的な変化が人流ネットワークに与える影響の解析を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

都市における人々の地域間の流動はネットワークとして見ることができる。しかし、強い周期性などの人流が持つ特殊性により、通常のネットワーク分析を実施することが難しい。そこで、本研究では、人流の特殊性を考慮したデータ集計手法とネットワーク分析手法を提案した。これにより、人流の集計量を扱う基盤ができた。また、ネットワークの時系列変化を分析する手法により、COVID-19前後の変化を明らかにすることができた。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (59件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (46件) (うち国際学会 17件、 招待講演 8件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Barcelona(スペイン)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Oxford(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Oxford University(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Identifying sinks and sources of human flows: A new approach to characterizing urban structures2024

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Shota Fujishima, Naoya Fujiwara
    • 雑誌名

      Environment and Planning B: Urban Analytics and City Science

      巻: 51 号: 2 ページ: 419-437

    • DOI

      10.1177/23998083231180608

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unveiling realistic mobility patterns with home-origin-destination data aggregation2024

    • 著者名/発表者名
      Yunhan Du, Takaaki Aokia, and Naoya Fujiwara
    • 雑誌名

      The European Physical Journal Plus

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 時代の論点 人の流れから都市の姿を描く2023

    • 著者名/発表者名
      藤嶋翔太
    • 雑誌名

      一橋大学広報誌「HQ」

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] 人流データのネットワーク分析とその応用2023

    • 著者名/発表者名
      藤原直哉
    • 雑誌名

      関東都市学会年報

      巻: 24 ページ: 55-60

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Urban spatial structures from human flow by Hodge-Kodaira decomposition2022

    • 著者名/発表者名
      Aoki Takaaki、Fujishima Shota、Fujiwara Naoya
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-022-15512-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 移住者を引き付ける魅力とは?移住者流動のポテンシャル分析2024

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Kohei Nagamachi, Tetsuya Shimane
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Exploring the Impacts of the Complex Interplay Between Waning Immunity and Disease Fatality on the Topology of Scale Free Networks2024

    • 著者名/発表者名
      Ikpe ThankGod,Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      Seventh Northeast Regional Conference of Complex Systems (NERCSS 2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Where are livable cities by voting with migrants feet?2024

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Kohei Nagamachi, Tetsuya Shimane
    • 学会等名
      第3回計算社会科学会大会(CSSJ2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 街と道ができる条件:イタリアのシミュレーションから2024

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      震災・災害シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] City size distribution by percolation simulation on Japan real terrain2023

    • 著者名/発表者名
      Yuzan Liu, 青木 高明, 藤原 直哉
    • 学会等名
      ネットワーク科学研究会2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Epidemics Dynamics with Births and Deaths on the Topology of a Scale Free Network2023

    • 著者名/発表者名
      ThankGod IfrekeSylvanus Ikpe, Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      ネットワーク科学研究会2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Beyond origin-destination: Home information in mobility data aggregation2023

    • 著者名/発表者名
      杜 云瀚, 青木 高明, 藤原 直哉
    • 学会等名
      ネットワーク科学研究会2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Potential of migration flow: Which municipalities attract residents?2023

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Kohei Nagamachi, Tetsuya Shimane
    • 学会等名
      第37回応用地域学会研究発表大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Multi-regional industrial network clustering on the basis of money circulation2023

    • 著者名/発表者名
      藤嶋翔太
    • 学会等名
      第37回応用地域学会研究発表大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 人流が創発する地理コネクティビティ2023

    • 著者名/発表者名
      藤原直哉
    • 学会等名
      GEOCONNECTIVITY2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Potential landscape of human flow in cities2023

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      Applied Algebraic Topology Research Network (AATRN)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A comparative analysis of aggregation methods for human mobility data2023

    • 著者名/発表者名
      Yunhan Du, Takaaki Aoki, Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      NetMob2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-regional industrial network clustering on the basis of money circulation2023

    • 著者名/発表者名
      藤嶋翔太
    • 学会等名
      Interdisciplinary Meeting ON Evolution and Engineering
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] A Model for Simulating Emergent Patterns of Cities and Roads on Real-World Landscapes2023

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      国際シンポジウム・ワークショップ “GISを用いて言語情報と非言語情報をつなぐ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Potential field of human flow extracted by Hodge-Kodaira decomposition2023

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Shota Fujishima, Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      International Congress on Industrial and Applied Mathematics(ICIAM2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards science of multi-scale human flow2023

    • 著者名/発表者名
      Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      International Congress on Industrial and Applied Mathematics(ICIAM2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Potential landscape of human flow in cities2023

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Shota Fujishima, Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      STATPHYS 28
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A model of city formation and scaling laws2023

    • 著者名/発表者名
      Yuzan Liu, Takaaki Aoki, Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      STATPHYS 28
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 人の流れから都市の姿を描く2023

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      第16回京都算楽会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 人流データの複雑ネットワーク分析とその応用2023

    • 著者名/発表者名
      藤原直哉
    • 学会等名
      第44回数学入門公開講座
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Potential landscape of human flow in cities2023

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Shota Fujishima, Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      NetSci2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scaling laws associated with percolation transition in the city size distribution2023

    • 著者名/発表者名
      Yuzan Liu, Takaaki Aoki, Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      NetSci2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identifying sinks and sources of human flows2023

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      Networks & cities NETSCI2023 Satellite
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地形効果を考慮した都市の数理モデル2023

    • 著者名/発表者名
      藤原直哉
    • 学会等名
      RIMS共同研究「人口と環境の数理地理モデリング」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Intersections of Nonlinearity and Networks in Human Mobility Data2023

    • 著者名/発表者名
      Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      IUTAM Symposium on Data-driven Nonlinear and Stochastic Dynamics with the Control
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人の流れから都市の姿を描く2023

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      Kobe Studio Seminar
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Robustness of the scaling laws in the city size distribution2023

    • 著者名/発表者名
      Yuzan Liu, Takaaki Aoki, and Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      地理情報システム学会 2022年度 東北支部研究交流会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コロナ禍における人流分析2022

    • 著者名/発表者名
      藤原直哉
    • 学会等名
      関東都市学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Modified Radiation Model for Human Mobility: Effects of Distinct Job-Seeker Expectation and Job-Offer Benefit Distributions2022

    • 著者名/発表者名
      Yunhan Du and Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 都市規模分布は スケーリング則に従うか?2022

    • 著者名/発表者名
      藤原直哉, 劉雨讃, 青木高明
    • 学会等名
      第36回応用地域学会研究発表大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] The Hodge-Kodaira decomposition of human flows2022

    • 著者名/発表者名
      藤嶋翔太
    • 学会等名
      システム適応動学セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 都市・地域経済学の展望:ネットワーク・構造推定・政策評価の観点から2022

    • 著者名/発表者名
      藤嶋翔太
    • 学会等名
      第36回応用地域学会研究発表大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人の流れから都市の姿を描く2022

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      キヤノングローバル戦略研究所 経済・社会との分野横断的研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] GPS位置情報分析における非ポアソン性を考慮したグリットサイズ推定法2022

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      CSIS DAYS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Finding a potential of human flow for revealing urban spatial structures2022

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      Roles of Heterogeneity in Nonequilibrium Collective Dynamics 2022 (RHINO2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Potential field of human flow extracted by Hodge-Kodaira decomposition2022

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      Research Institute for Mathematical Sciences
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 人流データに基づく都市空間構造の可視化: OD 行列の Hodge-小平分解2022

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      香川大学・地域科学セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Finding a potential of human flow for revealing urban spatial structures2022

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      Seminar at The complex systems institute, Ghent University
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Response to severe disasters revealed by the human mobility data2022

    • 著者名/発表者名
      Naoya Fujiwara
    • 学会等名
      JICA Innovative Asia JFY 2021 (Big data and Sustainable Development Goals (SDGs))
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Finding a potential of human flow2022

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki
    • 学会等名
      JICA Innovative Asia JFY 2021 (Big data and Sustainable Development Goals (SDGs))
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人流データに基づく都市空間構造の可視化: OD行列のHodge-小平分解2021

    • 著者名/発表者名
      青木高明,藤嶋翔太,藤原直哉
    • 学会等名
      CSIS DAYS 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 人流データに基づく都市空間構造の可視化2021

    • 著者名/発表者名
      青木高明
    • 学会等名
      ネットワーク科学研究会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Network analysis of human mobility and impact of COVID-19 pandemic on human mobility2021

    • 著者名/発表者名
      Kazufumi Tsuboi, Naoya Fujiwara, Ryo Itoh
    • 学会等名
      Mathematical geographical modelling for environmental humanities
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Urban spatial structures from human flow by Hodge-Kodaira decomposition2021

    • 著者名/発表者名
      藤嶋翔太,青木高明,藤原直哉
    • 学会等名
      第35回 応用地域学会 (ARSC) 研究発表大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ホッジ・小平分解を用いた,人流データの背後にあるポテンシャル場の決定2021

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Naoya Fujiwara, Shota Fujishima
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 人流データの背後にあるポテンシャル場の決定2021

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Naoya Fujiwara, Shota Fujishima
    • 学会等名
      第13回 数理モデリング研究会: Workshop on multitrack event-trains in neural, social, seismological, and financial data
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 藤原直哉研究室

    • URL

      https://sites.google.com/site/nfnetz/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] Takaaki Aoki's web page

    • URL

      https://takaakiaokiwork.github.io/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 一橋大学ウェブマガジン

    • URL

      https://www.hit-u.ac.jp/hq-mag/research_issues/521_20230703/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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