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2018 年度 実施状況報告書

集合知の情報集約過程の定量的記述と社会的学習の影響

研究課題

研究課題/領域番号 17K00347
研究機関弘前大学

研究代表者

守 真太郎  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70296424)

研究分担者 中山 一昭  信州大学, 学術研究院理学系, 准教授 (20281040)
高橋 泰城  北海道大学, 文学研究科, 准教授 (60374170)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード社会的学習 / 均衡戦略 / デフォルト確率 / 時間相関 / 相転移 / Wright-Fisher拡散方程式
研究実績の概要

(i)ネットワーク上の投票者モデルとデータ解析:ネットワークのノード上の得票率の同時分布関数の時間変化のWright-Fisher拡散方程式による定式化を行い、定常解を多次元正規分布による近似した。また過去10回のアメリカ大統領選挙データでの得票率のゆらぎの空間相関構造を再現することを示した。この結果は、選挙予想に用いられているモデルで使われている州の間の相関が非常に強い乱数のミクロなモデルとなるものである。
(ii)デフォルトの時系列データの確率モデルの解析:S&P,Moodys'などのデフォルト確率の時系列データ解析によりデフォルト確率の時間相関が非常に長い可能性を示した。過去の研究ではデフォルトを引き起こす景気要因に時間相関を持たせることでデフォルト確率に時間相関を持たせていた。ベータ二項分布に記憶の効果をいれた確率モデルを導入し、記憶がべき的に減衰する場合、減衰の指数が1を臨界点として相転移することを理論的に示した。この相転移はデフォルト確率の推定が時系列データの解析から可能かどうか関係する。
(iii)社会学習の最適戦略の進化と均衡解:非定常多腕バンディットゲームでの社会的学習率の進化ダイナミクスの研究を進め、前年度から議論しているモデルについて、ナッシュ、パレート戦略への収束についてまとめた。また、前年度までに行った実験データの解析をすすめ、3人グループの実験において、協力する誘因がある場合とない場合で社会的学習の比率が顕著に異なり、ある場合は中央値がパレート戦略の値にほぼ一致し、ない場合はナッシュ戦略の値よりも大きな値になることが分かった。

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

(1)社会的学習エージェント系の最適戦略について理論および実験結果をまとめることができた。
(2)ネットワーク上の投票者モデルからWright-Fisher拡散方程式経由で多次元正規分布を導出できたことは選挙の統計モデリングにおいて重要な結果であり、次年度の研究で発展させることができる。
(3)(2)のモデル化のアイデアをもとにデフォルト確率の時系列データのモデル化と時間相関による相転移を発見できた。
(4)カスケード実験を行えなかった。

今後の研究の推進方策

(1)ネットワーク上の投票者モデルからWright-Fisher拡散方程式が導出できたことにより、アメリカの各州で実施された世論調査の時系列データの統計モデリングを行う。また、日本の選挙データを解析するために多次元ベータ分布をディリクレ分布に拡張していく。
(2)複数のフィードバックのある確率過程をカップルさせることと新規な数理的性質を示すことが分かってきた。この方向性をすすめ社会的学習・集合知だけでなく量子計算までを視野にいれた並列計算アルゴリズムについても研究をすすめる。

次年度使用額が生じた理由

執筆した論文の英文校正費用のために年度末に残額を残しておきました。執筆が若干遅れたため英文校正の完了が次年度になり、残額はそのために使用します。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Voter model on networks and multivariate beta distribution2019

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Mori, Masato Hisakado, and Kazuaki Nakayama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.E.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      -

    • 査読あり
  • [学会発表] 非定常多腕バンディットゲームにおける最適戦略2019

    • 著者名/発表者名
      中山一昭,守真太郎
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] Mean field voter model on network and data analysis of U.S. presidential election2018

    • 著者名/発表者名
      S.Mori, K. Nakayama and M. Hisakado
    • 学会等名
      WEHIA2018, Society for Economic Studies with Heterogeneous Interacting Agents
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase transition in estimation of parameters of low default portfolio2018

    • 著者名/発表者名
      M.Hisakado and S.Mori
    • 学会等名
      WEHIA2018, Society for Economic Studies with Heterogeneous Interacting Agents
    • 国際学会
  • [学会発表] Nash Equilibrium and Optimal Strategy of Social-Learning Agents in a Restless Multiarmed Bandit Game2018

    • 著者名/発表者名
      K.Nakayama, M.Hisakado and S.Mori
    • 学会等名
      WEHIA2018, Society for Economic Studies with Heterogeneous Interacting Agents
    • 国際学会
  • [学会発表] ネットワーク上の平均場投票者モデルとマルコフランダム場近似2018

    • 著者名/発表者名
      守真太郎,中山一昭
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 社会学習エージェント系におけるダイナミクスとナッシュ均衡への収束II2018

    • 著者名/発表者名
      中山一昭,守真太郎
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 社会影響モデルと多変数ベータ分布:アメリカ大統領選挙データの解析2018

    • 著者名/発表者名
      守真太郎,中山一昭,久門正人
    • 学会等名
      Data-driven Mathematical Science
  • [図書] Applications of Data-Centric Science to Social Design2019

    • 著者名/発表者名
      Sato, Aki-Hiro (Ed.)
    • 総ページ数
      266
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-981-10-7193-5

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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