| 研究課題/領域番号 |
21H03425
|
|---|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 研究機関 | 北陸先端科学技術大学院大学 |
|---|
研究代表者 |
林 幸雄 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70293397)
|
|---|
| 研究分担者 |
田中 敦 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (30236567)
長谷川 雄央 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (10528425)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
|
| キーワード | ネットワーク科学 / 頑健性 / 代替経路 / ループ（サイクル）形成 / 再構築 |
|---|
| 研究実績の概要 |
近年の統計物理学の知見等から、ネットワークの基本機能である連結性は、木構造に一旦なってしまうと脆く、逆に木構造になりにくい程、耐性が強いことが理論的に示唆されている。そこで、従来の場当たり的な対処ではなく、より良い（レジリエンス：しなやかな復活力を持つ）ネットワークの再構築を目指す科学的根拠を探るべく、いかなる故障や災害あるいは想定外の事態に遭遇しても、出来る限り木構造にならない為にループを強化するには、どんな構築や修復が望ましいかを明らかにする。但し、木構造へのなりにくさを測るだけでもNP困難な問題である。初年度としては、以下の成果を得た。
・既存のネットワーク構造を相補的に強化できるように、限られた資源や投資に相当する部分的なリンク追加をどこに施すべきかについて探る為、ループ強化を考えたNB行列の固有値に基づく方法の提案（国際会議1件）や、より本質的な次数分布の変化と頑健性との密接な関連性を発見して、最小次数ノードへの結合の妥当性を数値シミュレーションから明らかにした（国際会議2件、国内研究会3件）。
・災害等による故障や悪意のある攻撃の後に、より頑健なネットワークとなるように再構築する自己修復法として、機能不全ノードの自律分散的な検知から処理を開始するSend/Receiveのみの記述で、これまでのランダム順の伝搬による状態更新と同等以上の性能が持てる分散処理アルゴリズムを実現した（国際学術論文誌1件、国際会議1件）。
・国内の基幹通信網や（災害時等における物資輸送のための陸続きの）EU国間ネットワークを対象に、災害や攻撃等で途切れた経路の代替として機能できる非交差経路の数を求める為、経路の始終点ごとに辺の方向付けを行うマッピングを施し、数理物理学における無閉路有向グラフに対する経路和行列法を適用して、各二地点間の非交差経路の組合せ数が求められることを実証した。
|
| 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
初年度として、リンク追加の基本戦略を見出す為、逆優先的選択に基づき次数分布を（分散が小さくなるよう）連続的に変化させるネットワーク生成モデルを新たに提案して、さらにネットワークの直径など次数分布以外の構造に影響されないようにランダムに繋ぎ直すモデルから、次数分布の分散と頑健性（攻撃に対する結合耐性）の本質的な関係を数値実験から明らかにすることが出来た。これにより、最小次数ノードへの結合がループ強化を促す見通しが立ち、まずは順調な進捗だと考えられる。
また、自己修復の分散アルゴリズム化についても、シミュレーション実験による動作確認および（最小次数ノードの結合によるループ強化に着目して）若干の性能改善を可能にして、学術論文誌への掲載を果たした。
一方、非交差経路の組合せ数の計数には、思わぬ例外が起こり得ることが分かり少々時間を費やしたが、当初の計画から数か月遅れた程度に留まったと考えられる。よって、諸々の主たる課題に対する解決の糸口を掴み、全体的には概ね妥当な進捗状況だと言える。
|
| 今後の研究の推進方策 |
世界的なCOVID-19の蔓延によって、国際会議など海外渡航が出来なくなった為に、経費の繰越しを行った。今年度も引き続き海外渡航が困難なままかも知れず、こうした状況に影響されない、学術論文誌への投稿を積極的に行う。
|
