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行動の拡散を表す閾値モデル:相転移の解明と理論の一般化

研究課題

研究課題/領域番号 22K13967
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
研究機関九州大学 (2023)
東北大学 (2022)

研究代表者

翁長 朝功  九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (90823922)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードゲーム理論 / ネットワーク / 複雑系 / 物理学 / 経済学 / ネットワーク科学 / 金融市場 / 伝播現象 / 統計物理学
研究開始時の研究の概要

社会ネットワークにおける情報の伝播、流行の商品の購買行動は、ある人のイベントが次の人のイベントの発生を引き起こす共通点があり、伝播現象と総称される。この現象は、閾値モデルが研究されてきた。二状態モデルは詳しく調べられているが、近年ゲーム理論で注目されている四状態モデルのダイナミクスは系統的に理解されていない。本研究では、四状態の閾値モデルを分析し、観測される相の数を明らかにする。そして、相転移の条件を求める。さらに、閾値モデル(経済学における調整ゲーム)において得られた理論を、感染症モデルまたはより広いゲーム理論モデルまで一般化する。

研究実績の概要

本年度は, ネットワークゲーム理論のモデル分析に注力した. ゲームのポテンシャル関数を用いることで, イジングモデル, より正確にはスピングラスモデルに対応づけられる. 統計物理学の知見が分析に役立つ.
ゲーム理論のスピングラス類似相について一定の成果が出たため, 本項目について記述する. 経済学や工学の多くの問題は、ゲーム理論で定式化することができる. 現実世界の問題には, しばしば社会ネットワークで繋がったN人のプレイヤーが現れる (Kobayashi and Onaga, Dynamics of diffusion on monoplex and multiplex networks: A message-passing approach, Economic Theory, Volume 76, Pages 251-287, 2023). この種のゲームは, ネットワークゲーム理論として近年有用な定理が得られている. ネットワークゲームについては, Jackson and Zenou のハンドブックにまとめられている (Matthew O. Jackson and Yves Zenou, Games on Networks, In Handbook of Game Theory with Economic Applications Volume 4, Pages 95-163, 2015). しかしながら, 具体的に解を求める手法については確立されていない.
具体的に解を求める手法を得るために, 本年度は, まず, ネットワークゲームの標準的なモデルを構築した. そして, パラメータの値に応じて, 解が4つの場合に分類できることを明らかにした. 最後に, 4つの場合のうち3つの場合まで, 解を求めることができた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本プロジェクトの成果物として, ネットワークゲーム理論の定量的な解法の構築が挙げられる. ゲームのポテンシャル関数を用いることで, 統計物理学で知られたスピングラスモデルに厳密に対応づけることができた. なお, Viana-Bray型スピンモデルである. このことにより, 統計物理学で有益と知られるキャビティ法などが適用可能であることがわかった. 定量的な解法の構築に大きく近づいた.

今後の研究の推進方策

今後の方針としては, まず, 4種類の解のうち残りの1種類について解法を得ることを行う. 次に, 現在の解析手法について, 理論上の詰めを行うことを考えている. 2人ゲーム, N人全結合ネットワーク(平均場)ゲーム,および, N人ランダムネットワーク(疎結合)ゲームの3つについて, 解の違いを比較し対比を明瞭にする. また経済学的な視点から純粋戦略および混合戦略という概念との対応づけなどを行う. 論文として投稿・出版可能な形に研究成果をまとめることを予定している.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022 その他

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

  • [国際共同研究] University College London(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University College London(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Unstable diffusion in social networks2023

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Teruyoshi, Ogisu Yoshitaka, Onaga Tomokatsu
    • 雑誌名

      JOURNAL OF ECONOMIC DYNAMICS AND CONTROL

      巻: 146 ページ: 104561-104561

    • DOI

      10.1016/j.jedc.2022.104561

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ネットワークゲーム理論:社会的拡散の数理モデル2024

    • 著者名/発表者名
      翁長 朝功
    • 学会等名
      第19回 ネットワーク生態学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ネットワークゲーム理論のレプリカ分析2024

    • 著者名/発表者名
      翁長 朝功, 森野 佳生
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ネットワークゲーム理論におけるスピングラス相転移2023

    • 著者名/発表者名
      翁長 朝功, 森野 佳生
    • 学会等名
      ネットワーク科学研究会2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Network game and Watts thereshold model: An application to the spread of competing goods2022

    • 著者名/発表者名
      翁長 朝功
    • 学会等名
      Conference on Complex Systems 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 迅速な情報伝播のための最適ネットワーク・モジュラリティ2022

    • 著者名/発表者名
      翁長 朝功
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Linking the Watts threshold model and network game: An application to the spread of competing goods2022

    • 著者名/発表者名
      翁長 朝功
    • 学会等名
      CompleNet 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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