複雑ネットワークの動的頑健性に関する数理的研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24700222
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 感性情報学・ソフトコンピューティング
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田中 剛平 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (90444075)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 複雑ネットワーク / ロバスト性 / 振動子 / 相転移 / 分岐現象 / 同期現象 / 生体網 / 感染症伝播

研究概要

電力網、インターネット、生体網、人の接触関係などは、複雑な構造をもつネットワークとみなすことができる。複雑ネットワークがネットワーク要素の故障に対してどの程度頑強であるかを調べることは、ネットワーク機能の破たんを回避するための予防策を考える上で重要である。本研究では、ネットワーク上の動的な振る舞いによって維持される機能に着目して、ネットワーク頑強性に関する理論的枠組みの発展および応用を行った。特に、従来はハブ要素が重要だと認識されてきたが、振動子ネットワークの解析においては、つながりの少ないネットワーク要素が頑強性にとって重要となり得ることを示した。また、提案手法を生体網等の解析に応用した。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamical robustness of coupled heterogeneous oscillators (2014)
  • 著者名/発表者名: Gouhei Tanaka, Kai Morino, Kazuyuki Aihara
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: Vol. 89, Issue 5, 052906
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.89.052906
• [雑誌論文] Efficient recovery of dynamic behavior in coupled oscillator networks (2013)
  • 著者名/発表者名: Kai Morino, Gouhei Tanaka, Kazuyuki Aihara
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: Vol. 88 ページ: 032909
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.88.032909
• [雑誌論文] Dynamical robustness in complex networks : the crucial role of low-degree nodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Gouhei Tanaka, Kai Morino, Kazuyuki Aihara
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: Vol. 2 ページ: 232
  • DOI: 10.1038/srep00232
• [学会発表] Failure recovery in complex networks composed of active and inactive oscillators (2013)
  • 著者名/発表者名: Kai Morino, Gouhei Tanaka, Kazuyuki Aihara
  • 学会等名: Network Frontier Workshop 2013
  • 発表場所: エバンストン(USA)
  • 年月日: 2013-12-06
• [学会発表] Epidemic spreading in metapopulation networks with heterogeneous infection risks (2013)
  • 著者名/発表者名: Gouhei Tanaka, Chiyori Urabe, Kazuyuki Aihara
  • 学会等名: EPIDEMICS 4
  • 発表場所: アムステルダム(オランダ)
  • 年月日: 2013-11-21
• [学会発表] Epidemic spreading in metapopulation networks and its control (2013)
  • 著者名/発表者名: Gouhei Tanaka
  • 学会等名: The 3^<rd> International Symposium on Innovative Mathematical Modelling
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-11-14
• [学会発表] メタポピュレーションネットワークモデルに基づく感染症対策戦略の有効性の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中剛平,占部千由,合原一幸
  • 学会等名: 文科省ワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-10-23
• [学会発表] 意見形成モデルにおける一極集中現象と中立者の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹内大樹,田中剛平,藤江遼,合原一幸,鈴木秀幸
  • 学会等名: 日本数理生物学会第23回年会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] Dynamical Robustness of Complex Oscillator Networks (2013)
  • 著者名/発表者名: Gouhei Tanaka, Kai Morino, Kazuyuki Aihara
  • 学会等名: The 33^<rd> Dynamics Days Europe
  • 発表場所: マドリード(スペイン)
  • 年月日: 2013-06-03
• [学会発表] Effect of assortativity on dynamical robustness of oscillator networks (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeyuki Sasai, Kai Morino, Gouhei Tanaka, Kazuyuki Aihara
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Program and Specially Promoted Research Joint Symposium
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 生命ネットワークにおける動的ロバスト性の数理的解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中剛平,森野佳生,合原一幸
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Robustness and fragility of dynamics on complex networks (2012)
  • 著者名/発表者名: Gouhei Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Towards Mathematical Foundations of Complex Networks Theory
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Spreading in heterogeneous metapopulation networks composed of high-risk and low-risk patches (2012)
  • 著者名/発表者名: Gouhei Tanaka, Chiyori, Urabe, Kazuyuki Aihara
  • 学会等名: Workshop of Epidemics on Networks : Current Trends and Challenges
  • 発表場所: ジローナ(スペイン)
  • 年月日: 2012-09-06
• [学会発表] Towards Understanding Robustness of Dynamics and Function in Neural Networks (2012)
  • 著者名/発表者名: Gouhei Tanaka
  • 学会等名: The 2nd International Workshop on Brain Inspired Computing
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2012-06-04
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.sat.t.u-tokyo.ac.jp/~gouhei/
• [産業財産権] 感染症対策プログラム、感染症対策装置および感染症対策方法 (2013)
  • 発明者名: 合原一幸,田 中剛平,占部千由
  • 権利者名: 合原一幸,田 中剛平,占部千由
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-169914
  • 出願年月日: 2013-08-19