数理疫学と進化ゲーム理論を融合した感染症パンデミック制御を評価する枠組みの構築

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22KF0303
• 配分区分: 基金
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 谷本 潤 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (60227238)
• 研究分担者: SHEN CHEN 九州大学, 総合理工学研究院, 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2023-03-08 – 2024-03-31
• キーワード: 進化ゲーム理論 / 数理疫学 / マルチエージェントシミュレーション

研究実績の概要

パンデミック制御の基盤となるVaccination Game（VG）の基礎理論としてネットワーク互恵の素過程解明が進化ゲーム理論，非線形力学系理論，統計物理学分野を包含する社会物理学で進んでいる．本研究プロジェクトでは，向後のヴァーチャルネットワーク上でのAIプレーヤーのコミットメントにより，エージェント間のゲームダイナミクスを外生的に制御できる可能性に着目し，従来の空間型2×2ゲームでzealot playerとよばれていたプレーヤー，あるいはVGではstubborn vaccineeとよばれていたプレーヤーを採り得る手を協調に限定せず拡張したbotとして再定義し，このbotプレーヤーの最適配置により，協調（VGであれば自主的にワクチン接種を行う行動）を強化できることを見出し，マルチエージェントシミュレーション（MAS）による人工社会システム実験に基づき検証した．また，有償加罰（costly punishment），Game Exitオプションを意味するLonerなどの第3戦略を許すことが，空間互恵のダイナミクスおよび均衡点の力学構造に如何なる影響を付与するかを平均場近似（Masn Field Approximation）を用いた理論アプローチおよびMASにより明らかにした．さらに社会構造上，異なるゲームが課されるヘテロなpopulationを許容し，このことがゲームの帰趨に如何なる影響を及ぼすかについてMASアプローチにより明らかにした．
以上の研究成果は米国物理学会論文誌など一流誌で査読付き論文として公表済であり，極めて突出した2年任期中の論文発表業績パフォーマンスを挙げた．

研究成果

• [雑誌論文] Granting leaders priority exit options promotes and jeopardizes cooperation in social dilemmas (2024)
  • 著者名/発表者名: Li, S., He, Z., Jia, D., Shen, C., Shi, L., Tanimoto, J.
  • 雑誌名: Neurocomputing 巻: 583 ページ: 127566
  • DOI: 10.1016/j.neucom.2024.127566
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Prosocial punishment bots breed social punishment in human players (2024)
  • 著者名/発表者名: Shen, C., He, Z., Shi, L., Wang, Z., Tanimoto, J.
  • 雑誌名: Journal of the Royal Society Interface 巻: 21 ページ: 240019
  • DOI: 10.1098/rsif.2024.0019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Engineering Optimal Cooperation Levels with Prosocial Autonomous Agents in Hybrid Human-Agent Populations: An Agent-Based Modeling Approach (2024)
  • 著者名/発表者名: Guo, T., He, Z., Shen, C., Tanimoto, J.
  • 雑誌名: Computational Economics 巻: 2024 ページ: 1
  • DOI: 10.1007/s10614-024-10559-8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of committed minorities: Unveiling critical mass of cooperation in the iterated prisoner's dilemma game (2024)
  • 著者名/発表者名: He, Z., Shen, C., Shi, L., Tanimoto, J.
  • 雑誌名: hysical Review Research 巻: 6 ページ: 013062
  • DOI: 10.1103/PhysRevResearch.6.013062
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Small bots, big impact: solving the conundrum of cooperation in optional Prisoner's Dilemma game through simple strategies (2023)
  • 著者名/発表者名: Sharma, G., Guo, H., Shen, C., Tanimoto, J.
  • 雑誌名: Journal of the Royal Society Interface 巻: 20 ページ: 20230301
  • DOI: 10.1098/rsif.2023.0301
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] How committed individuals shape social dynamics: A survey on coordination games and social dilemma games (2023)
  • 著者名/発表者名: Shen, C., Guo, H., Hu, S., Shi, L, Wang, Z., Tanimoto, J.
  • 雑誌名: EPL 巻: 144 ページ: 11002
  • DOI: 10.1209/0295-5075/acfb34
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Speculative defectors as unexpected insulators of super cooperators in structured populations (2023)
  • 著者名/発表者名: Si, Z., He, Z., Shen, C., Tanimoto, J.
  • 雑誌名: Chaos, Solitons & Fractals 巻: 170 ページ: 113391
  • DOI: 10.1016/j.chaos.2023.113391
  • 査読あり