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社会リスクに強いスマートシティ実現のための多層社会モデル構築技術の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23K21012
補助金の研究課題番号 21H01561 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分25010:社会システム工学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

倉橋 節也  筑波大学, ビジネスサイエンス系, 客員教授 (40431663)

研究分担者 小野 功  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (00304551)
寺野 隆雄  千葉商科大学, 基盤教育機構, 教授 (20227523)
津田 和彦  筑波大学, ビジネスサイエンス系, 教授 (50302378)
吉田 健一  筑波大学, ビジネスサイエンス系, 教授 (40344858)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2025年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード社会モデル / シミュレーション / スマートシティ / エージェントモデル / マクロ経済分析モデル / 新型コロナ感染症 / データ同化
研究開始時の研究の概要

感染症や都市動態など、人と人との関係を含む社会現象を解明するとき、相互作用を伴い動的に時間発展する複数の現象を扱う社会モデルを構築することは、常に困難なテーマである。多層社会の新型コロナ感染症モデルをベースに、階層性を持つ異種社会データと個体ベースモデルを融合させ、社会データ同化手法の高速化モデルを研究開発する。そして、地域コミュニティ再生および健康で包摂的な都市政策立案、未知の感染症予防への適用を通して、社会リスクに強い持続可能なスマートシティ実現のための基盤技術構築を目標とする。

研究実績の概要

本年度は、社会におけるショックが引き起こす影響のうち、経済面での影響の伝播に焦点を当て、エージェントベースモデル(Agent-based model: ABM)を活用したアプローチを基盤としたマクロ経済分析モデルを構築した。エージェントベースモデルの特徴を分析し、エージェントが行動を通して相互作用することによって生じる創発的現象を分析することで、単純な行動ルールのボトムアップによって生じる、マクロなシステムの複雑な振舞いを解明すること行った。モデルは、企業、銀行、家計、政府、中央銀行の5種類のエージェントで構成され、5種類の取引市場が存在する。そして、企業が属する産業の多様性と産業間のやり取りが十分に確保され、同一産業に属する企業同士の相互作用も含めて企業間の取引関係がモデル化されている。ABMを構築した後の運用上で課題となるモデルパラメータ設定について、実数値遺伝的アルゴリズムを用いた新たな変数選択手法を提案し、遺伝子の分散を活用したI値の提案と、解探索の進捗率という考え方を導入したパラメータ選択手法の提案を行い、その有効性を示した。
また、社会的協調がどのようなメカニズムで、そしてどのような構造の中で発生するかについては、ゲーム理論、社会学、社会心理学、生物学等の分野で問題とされてきたが、エージェントの行動分析として、社会的に問題とされている制度の本質として協調を分析することも行った。予定されていないにも関わらず、繰り返し協調状態が発生することは、災害発生時の避難行動や地域医療サービスの適正化などの社会システムの設計において重要となる。制度が予定していないネガティブな協調行動を防止する手段として、個人の大胆さを減らすことが必要となることを示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

経済ショックを対象に分析フレームワークの改善に資するための各種の検討を行い、開発したマクロ経済エージェントベースモデルが、企業間の相互作用を精緻化し、従来のモデルに比べて実態をより反映した形になっていることを示すことができた。また、実数値遺伝的アルゴリズムの遺伝子分布からパラメータ間の相対的な重要性を推計する手法の提案と、マクロ経済ABM内のパラメータに対するオンライン推定の新たな手法を提案し、その有効性を明らかにした。これらによって、当初予定していた、社会データ同化手法の基本的なフレームワークが完成に大きく近づいた。

今後の研究の推進方策

学校内児童の行動履歴を社会ネットワークモデルとして構築し、接触感染の媒介物となるアイテムのリスク推定を行う。また、オフィス内の対面コミュニケーションを推定するモデルを構築する。これらから、合成人口データによる世帯構成、医療レセプトデータ、地域医療を支えるク リニックでの患者特性をなどの異種データと、感染予防策、保健医療政策、社会経済政策などの社会モデルを結合する。構築したモデルに、実数値進化計算最適化法を結合させ、従来手法との比較実験を実施する。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 14件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] 電力流通分野のデータ連携国際標準(IEC 61850)を活用したグリーントランスフォーメーション実現の方向性2024

    • 著者名/発表者名
      堀井 博夫, 小畑 崇弘, 瀬之口 潤輔, 倉橋 節也
    • 雑誌名

      電気学会論文誌B(電力・エネルギー部門誌)

      巻: 144 号: 1 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1541/ieejpes.144.1

    • ISSN
      0385-4213, 1348-8147
    • 年月日
      2024-01-01
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parameter Estimation for A Macroeconomic Simulator by Real-coded Genetic Algorithm2024

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Obata and Setsuya Kurahashi
    • 雑誌名

      In Proceedings of the 16th International Conference on Agents and Artificial Intelligence (ICAART 2024)

      巻: 1 ページ: 205-212

    • DOI

      10.5220/0012313300003636

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 家庭内帰宅時接触行動に伴うウイルス拡散リスクとケア効果の可視化2023

    • 著者名/発表者名
      関根 由可里, 中島 敬祐, 大竹 景子, 瀧沢 岳, 杉山 淳一, 向井 大誠, 柿澤 恭史, 倉橋 節也
    • 雑誌名

      人工知能学会論文誌

      巻: 38 号: 2 ページ: B-MA6_1-11

    • DOI

      10.1527/tjsai.38-2_B-MA6

    • ISSN
      1346-0714, 1346-8030
    • 年月日
      2023-03-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 利他的行動の空隙とチームパフォーマンス2023

    • 著者名/発表者名
      二宮一将, 倉橋節也
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 59 号: 4 ページ: 224-231

    • DOI

      10.9746/sicetr.59.224

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Building a Macroeconomic Simulator with Multi-Layered Supplier Customer Relationships.2023

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Obata, Jun Sakazaki, and Setsuya Kurahashi.
    • 雑誌名

      Risks

      巻: Vol.11(7) 号: 7 ページ: 128-128

    • DOI

      10.3390/risks11070128

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Carrot or stick? A study on “bid-rigging norms” by simulation: inducing factors and deterring measures2023

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Morofuji, Setsuya Kurahashi
    • 雑誌名

      Front. Appl. Math. Stat.

      巻: 9 ページ: 1-16

    • DOI

      10.3389/fams.2023.1045108

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] How to Prepare for Food and Life Supplies of Employees that Ensure the Business Continuity Plan under Disaster Threats and Risks2023

    • 著者名/発表者名
      Gengaku Mashiroa,Kenichi Ichimurab,Setsuya Kurahashi
    • 雑誌名

      Procedia Computer Science

      巻: 225 ページ: 1171-1180

    • DOI

      10.1016/j.procs.2023.10.105

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposal of Bicycle Sharing Operation System by Multi-agent Reinforcement learning Using Transfer Learning2023

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yashima and Setsuya Kurahashi
    • 雑誌名

      Agents and Multi-agent Systems: Technologies and Applications 2023

      巻: 354 ページ: 141-150

    • DOI

      10.1007/978-981-99-3068-5_13

    • ISBN
      9789819930678, 9789819930685
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Change in centrality and team performance: Inverse relation between manager and non-manager communication2023

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Inagaki and Setsuya Kurahashi
    • 雑誌名

      Agents and Multi-agent Systems: Technologies and Applications 2023

      巻: 354 ページ: 151-160

    • DOI

      10.1007/978-981-99-3068-5_14

    • ISBN
      9789819930678, 9789819930685
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A tipping point of spreading viruses: Estimating the risk of household contact transmission of COVID-192023

    • 著者名/発表者名
      Setsuya Kurahashi, Taisei Mukai, Yukari Sekine, Keisuke Nakajima, Keiko Otake, Junichi Sugiyama, Takeshi Takizawa and Yasushi Kakizawa
    • 雑誌名

      Front. Phys

      巻: 10 ページ: 1-17

    • DOI

      10.3389/fphy.2022.1044049

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulating the re-concentration of dispersed habitation in the peripheral urban area using an artificial society approach2023

    • 著者名/発表者名
      Nagai Hideyuki、Kurahashi Setsuya
    • 雑誌名

      International Journal of Urban Sustainable Development

      巻: 15 号: 1 ページ: 14-34

    • DOI

      10.1080/19463138.2022.2157005

    • 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
  • [雑誌論文] Altruistic behavior structural holes and Team performance2023

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Ninomiya and Setsuya Kurahashi
    • 雑誌名

      International Conference on Agents and Multi-agent Systems: Technologies and Applications

      巻: ams22-035 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1007/978-981-19-3359-2_10

    • ISBN
      9789811933585, 9789811933592
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 地域における新型コロナウイルス感染予防策の推定モデル2023

    • 著者名/発表者名
      倉橋節也
    • 雑誌名

      Precision Medicine

      巻: 6 ページ: 47-51

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] フォールトライン理論を応用した議論の可視化とファシリテーションの役割2022

    • 著者名/発表者名
      熊田 ふみ子, 倉橋 節也
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 63 号: 7 ページ: 1331-1344

    • DOI

      10.20729/00218815

    • 年月日
      2022-07-15
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measures to prevent and control the spread of novel coronavirus disease (COVID-19) infection in tourism locations2022

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Nagai, Setsuya Kurahashi
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 15 号: 2 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1080/18824889.2021.2012398

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Constructing a Macroeconomic Agent-based Simulator with Supplier-customer Relationships2023

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Obata, Jun Sakazaki, and Setsuya Kurahashi
    • 学会等名
      Artificial Intelligence of and for Business
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Human-in-the-Loop Machine Learning When Labels Are Noisy2023

    • 著者名/発表者名
      Takao Arai and Setsuya Kurahashi
    • 学会等名
      Artificial Intelligence of and for Business
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Study on Government-Initiated Bid-Rigging by Gaming Simulation and Agent-Based Simulation2023

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Morofuji, Setsuya Kurahashi
    • 学会等名
      Artificial Intelligence of and for Business
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Proactive behavior factor analysis using network analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Miyaji and Setuya Kurahashi
    • 学会等名
      Artificial Intelligence of and for Business
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Corporate Governance Considerations for Driving ESG Performance2022

    • 著者名/発表者名
      Akihiko MATSUBARA and Setsuya KURAHASHI
    • 学会等名
      KES-AMSTA2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimating the risk of household contact transmission of COVID-192022

    • 著者名/発表者名
      Setsuya Kurahashi, Taisei Mukai, Keiko Otake, Yukari Sekine, Keisuke Nakajima, Junichi Sugiyama, Takeshi Takizawa & Yasushi Kakizawa
    • 学会等名
      Social Simulation Conference 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Altruistic behavior structural holes and Team performance2022

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Ninomiya and Setsuya Kurahashi
    • 学会等名
      KES-AMSTA2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Corporate Governance Considerations for Driving ESG Performance2022

    • 著者名/発表者名
      Akihiko MATSUBARA and Setsuya KURAHASHI
    • 学会等名
      International Conference on Agents and Multi-agent Systems: Technologies and Applications 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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