2014 Fiscal Year Annual Research Report
複雑系ネットワークのアプローチによる社会システムのクライシスに関する研究
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25282094
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
藤原 義久 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 教授 (50358892)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 真 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 准教授 (50419959)
中村 知道 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 准教授 (50615789)
島 伸一郎 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 准教授 (70415983)
青山 秀明 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40202501)
眞鍋 雅史 嘉悦大学, ビジネス創造学部, 准教授 (20537071)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 社会システム / 複雑系ネットワーク / 経済システム / financial crisis / complex network |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度の主な成果は本研究プロジェクトの中核となる方法の確立とその応用である。大規模な経済変動のデータから集団的な運動やショックに対する変動の伝播を含んだダイナミクスを取り出すため、同時刻相関に対する主成分分析ではうまく取り出せない、時間遅れを含む集団運動を抽出することが可能な複素主成分分析の方法を確立して、次の問題に応用し成功した。物価の持続的下落、すなわち「デフレ」は経済全体に対する脅威であり、国内外でも現在大きな問題となっている。デフレは個別の財・サービスの重み付き平均としての一般物価の下落である。膨大な数の個別価格変動のデータから集団の運動や変動の伝播を含んだダイナミクスを取り出すことが困難であった。これに対して複素主成分分析を応用した結果、集計的な物価のシステマティックな変動の情報を選び出すことに成功した。すなわち、真のコアとも言うべき物価は為替、時間外労働時間、失業率と相関しているが、マネー･サプライとは有意な相関をしていない。また、ミクロ個別物価の相互作用から生じる慣性が集計的な物価の振舞いを期待仮説よりうまく説明することも示して、日本銀行や国際会議などで発表を行った。
同じ解析手法は債券・為替市場のビッグデータにも応用が可能であることを示した。実際、米国ボストン大学のグループと共同して、国際的な債券と為替市場の集団運動とその伝播、アイスランド危機の実態も明らかにすることができた。この成果については、複雑系科学に関する競争率の高い国際会議に招待講演として発表した。
また、今後用いることができると想定される基礎的な解析手法として、気象学などで盛んに応用が進んでいるデータ同化の社会現象への応用を探るための基礎的な方法、多変量時系列データに対するモデルからネットワーク構造を読み解く手法の開発についての研究も進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまで多数の時系列データについては時間遅れを含めた相関の組合せが膨大になるため、時間遅れを含む集団運動を取り出すことは困難であったが、連携研究者の家富洋教授（新潟大学）や吉川洋教授（東京大学）、共同研究者のGene Stanley 教授、Irena Vodenska 准教授（ボストン大学）らとの共同研究の結果、複素主成分分析の方法を確立してこの問題に対するブレークスルーが得られた。この方法は地球規模の気象現象の解析で一部用いられていたが、本研究グループが経済変動に初めて用いてその有効性を示した。特に物価変動のコアとなる成分が抽出でき、それがマクロ経済変数とどのように関係するのかを明らかにできで、現在にいたるまで経済学者の間で論争となっているゼロ金利下でのデフレの解決を議論するための重要な成果が得られた。特に研究分担者の青山秀明教授（京都大学）の研究成果が著しい。
また上記のボストン大学との共同研究では、日本を訪問したVodenska 准教授を研究代表者の所属する大学に招へいして議論を進めた結果、複雑系科学に関する競争率の高い国際会議に招待講演として発表し、さらにその成果をインパクトファクターの高い学術雑誌に投稿した。
さらに、気象学などで盛んに応用が進んでいるデータ同化の社会現象への応用を探るための基礎的な方法の開発を含めて、今後用いることができると想定される解析手法の研究も進めることができた。
これと平行して、研究代表者の所属する大学に隣接する理化学研究所計算科学研究機構との連携を進めて、今後必要となる大規模な計算について京コンピュータなどで実施する基盤も整えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
確立することができた方法をより深化させて、以下の点を中心に研究を進める。複素主成分分析による時間遅れを含む大規模な相関構造の解析では、時間遅れを表現する複素数で重み付けられたリンクをもつネットワークの解析、集団運動を表現する情報可視化技術、時系列の時間ステップ数に比べて時系列種数の方が格段に大きいようないわゆる高次元データ解析への拡張を行う。
一方、相関構造から因果関係を推論するためには物価と量の変動についてのモデルが必要である。ミクロスコピックなレベルでは、ノードを企業、リンクを取引関係とする生産ネットワークが、メソスコピックなレベルでは、ノードをセクター、リンクを投入産出とする産業連関ネットワークがモデルの土台となる。生産ネットワーク上でのそのダイナミクスをモデル化する。
また、近年進展が著しい機械学習との関連も視野に入っている。実際、景気変動のモデルについてグラフィカルモデルを用いた因果関係の抽出、また複数のクラスターにノードが所属することを許すような、大規模な潜在変数モデルとそのベイズ推定による新しいクラスター解析を多重の関係性（経済主体が複数のクラスターに属しうる）や多層のネットワーク（生産、金融、所有など複数の種類の関係性が混在する）を解析するために研究する。さらに、ネットワーク解析に代表されるような組合せ計算に必要な演算について新しい最適化手法とその応用が求められている。グラフ探索アルゴリズムを変形したショック伝播の実装などで理化学研究所計算科学研究機構との共同研究を進める。このため連携研究者として以下の研究者を追加する。
・庄司 文由（理化学研究所計算科学研究機構・運用技術部門・部門長）計算科学、次世代計算機
・井上 寛康（兵庫県立大学・大学院シミュレーション研究科・准教授）ネットワーク科学、イノベーション政策
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| Causes of Carryover |
データ整備のための学生アルバイトに対する謝金を見込んでいたが、想定よりもデータ整備が軽微であったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度のデータ整備のための学生アルバイトに対する謝金とする計画である。
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