• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

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

Research Project

Project/Area Number 25282094
Research InstitutionUniversity of Hyogo

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)

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)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
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
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。

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。

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

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。

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。

  • Research Products

    (30 results)

All 2015 2014

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (20 results) (of which Invited: 7 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Bank-firm credit network in Japan. An analysis of a bipartite network2015

    • Author(s)
      L. Marotta, S. Micciche, Y. Fujiwara, H. Iyetomi, H. Aoyama, M. Gallegati, R. N. Mantegna
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      in press

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dynamics of Commodity Price Fluctuations in Japan2015

    • Author(s)
      Y. Fujiwara, H. Aoyama, H. Iyetomi, H. Yoshikawa
    • Journal Title

      Lecture Notes of the Springer Proceedings in Complexity

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      in press

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Deflation/Inflation Dynamics: Analysis Based on Micro Prices2015

    • Author(s)
      H. Yoshikawa, H. Aoyama, H. Iyetomi, Y. Fujiwara
    • Journal Title

      RIETI discussion paper

      Volume: 15-E-026 Pages: 1-60

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] On possible origins of trends in financial market price changes2015

    • Author(s)
      R. Murakami, T. Nakamura, S. Kimura, M. Manabe, and T. Tanizawa
    • Journal Title

      Physica A

      Volume: 420 Pages: 179-189

    • DOI

      10.1016/j.physa.2014.11.021

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 夕張市における公営事業と国保事業の現状と課題について2015

    • Author(s)
      橋本 恭之, 木村 真
    • Journal Title

      関西大学経済論集

      Volume: 64 Pages: 87-105

  • [Journal Article] Interdependencies and Causalities in Coupled Financial Networks2014

    • Author(s)
      I. Vodenska, H. Aoyama, Y. Fujiwara, H. Iyetomi, Y. Arai and H. E. Stanley
    • Journal Title

      Social Science Research Network (SSRN) open-access archive

      Volume: no.2477242 Pages: 1-52

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 戸別所得補償制度下における米政策の定量的評価2014

    • Author(s)
      小野寺 直喜, 木村 真
    • Journal Title

      会計検査研究

      Volume: 50 Pages: 43-61

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 夕張市の財政再建の現状と課題2014

    • Author(s)
      橋本 恭之, 木村 真
    • Journal Title

      関西大学経済論集

      Volume: 64 Pages: 97-127

  • [Presentation] Synchronization Network of Global Foreign Exchange and Equity Markets2015

    • Author(s)
      H. Aoyama
    • Organizer
      EU-Japan Workshop 2015 in Kyoto and Osaka -Exploring complex socio-techno-environmental systems across the boundary
    • Place of Presentation
      京都大学百周年時計台,京都府京都市
    • Year and Date
      2015-03-20
    • Invited
  • [Presentation] Numerical study on the cumulus-stratus transition using the super-droplet method2015

    • Author(s)
      S. Shima
    • Organizer
      International Workshop on Cloud Turbulence
    • Place of Presentation
      Nagoya Institute of Technology, Nagoya, Aichi
    • Year and Date
      2015-03-04
    • Invited
  • [Presentation] 「集団の追跡逃避」モデルにおける新しい提案 - 交換相互作用に倣ったパラメータの導入 -2015

    • Author(s)
      齊藤 拓也, 中村 知道
    • Organizer
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館, 兵庫県神戸市
    • Year and Date
      2015-03-03
  • [Presentation] 経済におけるカスケード現象と自己励起型点過程2015

    • Author(s)
      藤原 義久
    • Organizer
      同志社大学 関係論的システムデザイン研究センター 主催・計測自動制御学会 関係論的システム科学調査研究会 共催『関係論的システムデザイン研究センターシンポジウム』
    • Place of Presentation
      同志社大学室町キャンパス,京都府京都市
    • Year and Date
      2015-03-01 – 2015-03-02
    • Invited
  • [Presentation] Data assimilation experiments with simulated LAI observations and the dynamic global vegetation model SEIB-DGVM2014

    • Author(s)
      H. Arakida, T. Miyoshi, T. Ise, S. Shima
    • Organizer
      The 5th AICS International Symposium
    • Place of Presentation
      RIKEN AICS, Kobe, Hyogo
    • Year and Date
      2014-12-08
  • [Presentation] Synchronization Network of Global Foreign Exchange and Equity Markets2014

    • Author(s)
      H. Aoyama
    • Organizer
      Complex Networks 2014, Third International Workshop on Complex Networks and their Applications
    • Place of Presentation
      Marrakesh, Morocco
    • Year and Date
      2014-11-23 – 2014-11-27
  • [Presentation] 不変多様体を使った連結階層シミュレーションの試み2014

    • Author(s)
      島 伸一郎
    • Organizer
      第1回計算科学連携センター学術会議
    • Place of Presentation
      神戸大学総合拠点コンベンションセンター, 兵庫県神戸市
    • Year and Date
      2014-11-05
  • [Presentation] Modeling Chained Failures on Large-scale Economic Networks in Japan2014

    • Author(s)
      Y. Fujiwara
    • Organizer
      SMSEC2014, Social Modeling and Simulations + Econophysics Colloquium 2014
    • Place of Presentation
      Nichii Gakkan, Kobe, Hyogo, Japan
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-06
  • [Presentation] On possible origins of trends produced by human choices - The case of financial market price changes -2014

    • Author(s)
      R. Murakami, T. Nakamura, S. Kimura, M. Manabe, and T. Tanizawa
    • Organizer
      Social Modeling and Simulations + Econophysics Colloquium (SMSEC)
    • Place of Presentation
      Nichii Gakkan, Kobe, Hyogo, Japan
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-06
  • [Presentation] An investigation and examination on flexible behaviours - The case of group chase and escape -2014

    • Author(s)
      T. Saito and T. Nakamura
    • Organizer
      Social Modeling and Simulations + Econophysics Colloquium (SMSEC)
    • Place of Presentation
      Nichii Gakkan, Kobe, Hyogo, Japan
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-06
  • [Presentation] Dynamics of Commodity Price Fluctuations in Japan2014

    • Author(s)
      Y. Fujiwara
    • Organizer
      ECCS'14 (European Conference on Complex Systems)
    • Place of Presentation
      Lucca, Italy
    • Year and Date
      2014-09-22 – 2014-09-26
  • [Presentation] Dynamics of individual prices and macroeconomic indices2014

    • Author(s)
      H. Aoyama
    • Organizer
      ECCS'14 (European Conference on Complex Systems)
    • Place of Presentation
      Lucca, Italy
    • Year and Date
      2014-09-22 – 2014-09-26
    • Invited
  • [Presentation] 個別物価とマクロ経済指数2014

    • Author(s)
      青山 秀明
    • Organizer
      数理解析研究所「共同研究「マクロ経済動学の非線形数理」」研究会
    • Place of Presentation
      京都大学数理解析研究所,京都府京都市
    • Year and Date
      2014-09-18
  • [Presentation] 複雑ネットワークを用いた時系列データ解析について2014

    • Author(s)
      谷澤 俊弘, 中村 知道
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学春日井キャンパス, 愛知県春日市
    • Year and Date
      2014-09-07
  • [Presentation] Fiscal Sustainability and Sovereign Debt Network: Data and Discussion2014

    • Author(s)
      Y. Fujiwara
    • Organizer
      Hawaiian International Workshop on Big Data and Macroeconomics 2014
    • Place of Presentation
      Maui, Hawai, USA
    • Year and Date
      2014-08-22 – 2014-08-24
    • Invited
  • [Presentation] Dynamics of Inflation/Deflation2014

    • Author(s)
      H. Aoyama
    • Organizer
      Hawaiian International Workshop on Big Data and Macroeconomics 2014
    • Place of Presentation
      Maui, Hawai, USA
    • Year and Date
      2014-08-22 – 2014-08-24
    • Invited
  • [Presentation] Dynamics of Inflation/Deflation2014

    • Author(s)
      H. Yoshikawa, H. Aoyama, Y. Fujiwara, H. Iyetomi
    • Organizer
      日本銀行セミナー
    • Place of Presentation
      日本銀行、東京都中央区
    • Year and Date
      2014-07-16
    • Invited
  • [Presentation] Interdependencies and Causality in Coupled Financial Networks2014

    • Author(s)
      I. Vodenska, H. Aoyama, Y. Fujiwara, H. Iyetomi, Y. Arai, E. H. Stanley
    • Organizer
      NeSci 2014, International School and Conference on Network Science
    • Place of Presentation
      Berkeley, California, USA
    • Year and Date
      2014-06-02 – 2014-06-06
  • [Presentation] 自治体の財政破綻と税収への影響 - 夕張市財政を事例に -2014

    • Author(s)
      木村 真, 橋本恭之
    • Organizer
      日本地方財政学会第22回大会
    • Place of Presentation
      福島大学, 福島県福島市
    • Year and Date
      2014-05-25
  • [Presentation] 自治体の財政破綻と税収への影響:夕張市財政を事例に2014

    • Author(s)
      木村 真, 橋本恭之
    • Organizer
      日本地方財政学会第22回大会
    • Place of Presentation
      福島大学,福島県福島市
    • Year and Date
      2014-05-25
  • [Book] Econophysics and Data Driven Modelling of Market Dynamics, (pp.237-286)2015

    • Author(s)
      A. Chakraborti, Y. Fujiwara, A. Ghosh, J.-I. Inoue and S. Sinha
    • Total Pages
      353
    • Publisher
      Springer International, Switzerland
  • [Book] 近代日本の公と私、官と民(224-248, 10章「被用者年金の分立・統合過程にみる官と民、公と私(戦前)」)2014

    • Author(s)
      木村 真
    • Total Pages
      412
    • Publisher
      NTT出版

URL: 

Published: 2016-06-01  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi