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ネットワーク上の伝わり方

情報(うわさ等)・伝染病・熱に共通しているのは、 「伝播(でんぱ)」という性質です。 伝播(でんぱ)は、伝搬(でんぱん)と書く事もあります。

伝播を調べる時は、距離と確率の、2つのアプローチがあります。

確率

水が伝わるかどうかなら、隣の頂点との高さの関係で決まります。 しかし、伝染病などは、隣の頂点には「伝わりやすい」のであって、伝わるかどうかは明確にはわかりません。

こういう現象を扱う時は、確率が適しています。

パーコレーション

パーコレーションの意味は「浸透」です。

パーコレーションのシミュレーションのモデルは、 1〜3次元の格子モデルが使われ、伝わり方を調べます。 碁盤の目の隣から隣へと広がります。 伝わるかどうかは、確率現象として扱われます。

パーコレーションは、 相転移 のシミュレーションに使われたり、 2次元格子の場合は、 数理生態学 の手法として森林火災のシミュレーションに使われています。

格子のモデルと、ネットワークのモデルの関係

パーコレーションに限らず、空間をコンピュータで扱う時には、空間を碁盤の目のように区切って、 碁盤の目の中は同じ状態とみなします。 基本は、正方形や立方体の格子ですが、 計算の効率を上げるために、正方形や立方体ではない事もあります。

ここでは、正方形の規則的な格子で説明しますが、 格子モデルの実際の計算では、接している格子(隣の格子)との関係を扱うようになります。 この計算の仕方は、ネットワークを分析する時と同じなので、 ネットワークの理論は、格子のモデルにも当てはまります。
ネットワークの絵

距離

「距離が近ければ、伝わりやすい」というのは、多くの場合に当てはまります。

様々な次数の頂点があるような複雑なモデルには、 ハブやショートカットがあり、これらの配置で距離が変わるので、伝わり方が変わります。 そのため、距離に注目して伝わり方を見るアプローチが重要です。



参考文献

「複雑ネットワーク」とは何か 複雑な関係を読み解く新しいアプローチ」 増田直紀、今野紀雄 著 講談社 2006
スモールワールド理論が発表されたのが、1998年で、それからネットワークの研究が様々な分野で急速に流行した。
スモールワールドの特徴は、現実のいろいろなネットワークで、平均距離が意外に短い事と、クラスターが多い事。 クラスターに注目する考え方自体は、この理論の前から社会学の中にあった。
べき分布は、その後で見つかった。
伝染病で、感染の拡大を防止するには、ハブに相当する人に、優先的に免疫を付ける方法がある。
飛行機などの交通手段ができたことは、ショートカットができたことを意味する。 つまり、世界的な感染の拡大が、昔よりも起きやすくなっている。
パーコレーションは、ネットワークのモデルのひとつとして紹介されている。 頂点から頂点への伝わり方を、確率的に扱うのが、統計力学やパーコレーションの分野。 この分野は、ネットワークモデルとして、格子モデルを扱う。 格子モデルでは、位置的に遠い事は、伝わりにくい(平均距離が長い)事を意味する。 格子モデルで、ショートカットを付けると、平均距離がかなり短くなることがわかっている。 これは、スモールワールドの理論につながる。
データ解析方法としての「 ニューラルネットワーク 」ではなく、本当の神経細胞のネットワーク(ニューラルネットワーク)の話があります。


噂の拡がり方 ネットワーク科学で世界を読み解く」 林幸雄 著 化学同人 2007
噂の広がり方についての事例の話とは別に、ネットワークの強さの話もあります。
うわさは、伝言とは違う。 不安さ、あいまいさ、信用度が伝わりやすさに関係する。
ハブ(次数の高いところ)を通すと、うわさが早く広まる。
自然の法則として、少しでも自分が有利になるために、ハブにつながろうとする性質がある。 すると、ハブはさらにリンクを増やし、貴族化が進む。 また、これによって、次数はべき乗分布になって来る。
地理的に近いネットワークだけだと、分断されやすい。 遠いもの同士を結ぶショートカットがあると、ネットワークは強くなる。
オピニオンリーダー(専門性が高い人)よりも、市場の達人(多数派意見に敏感な人)が重視される風潮がある。
ネットワークの分析では、ネットワークのつながりの強さを見る分析と、ネットワーク上の流れ方の分析がある。


私たちはどうつながっているのか ネットワークの科学を応用する」 増田直紀 著 中央公論新社 2007
スモールワールドとスケールフリーの知識を、現実に応用するためのアイディア集になっています。
通信、組織、社会の健全さを保つために頑健にするために、スモールワールドのアイディアを使う話が多いです。
スケールフリーの理論は、格差社会の形成の理論にもなっていますが、応用はまだこれからのようです。


ソーシャル物理学 「良いアイデアはいかに広がるか」の新しい科学」 アレックス・ペントランド 著 草思社 2015
従来の社会科学と比べて、はるかに大量のデータを使って定量的に分析することから、「物理学」を使っているそうです。
インターネット上の情報の流れの話から、都市の形成まで広げています。


パーコレーション

つながりの科学 −パーコレーション−」 小田垣孝 著 裳華房 2000
ネットワークを伝わって広がっていく身近なものを例に挙げています。


パーコレーション」 樋口保成 著 星雲社 1992
数学の本です。


パーコレーションの科学」 小田垣孝 著 裳華房 1993
物理学の本になっています。



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