グローバル配送ネットワーク

グローバル海運ネットワークは、世界規模の海上交通ネットワークです。ネットワーク科学の観点から見ると、港はノードを表し、航路はラインを表します。輸送ネットワークは今日の経済において重要な役割を果たしており、より正確に言えば、海上交通は世界貿易の最も重要な推進力の 1 つです。

世界の貿易の90％は水上輸送されており^[1]、2012年には最も交通量の多い海路では主に中国から米国西海岸への船舶の航行が見られました^{[2] 。}

あらゆるネットワークと同様に、海上交通もネットワーク科学者の視点から見ることができます。港はノードとみなされ、フェリーが通る経路はラインです。このネットワークが鉄道や空港ネットワークなどの他のネットワークと同じであれば、その運用について有効な説明が可能です。海洋交通システムにもルートやゲートウェイがあり、その一部は主要なハブまたは相互接続として機能します。^[1]

Kaluza らの論文^[3]では、実際のデータに基づいて貨物船の動きについて調査しています。彼らは、海上輸送の大部分を占めると考えられるすべての主要港と最大の船舶のデータを使用しています。これは、貨物船輸送の世界全体の容量の 93% を占めています。ここでは、「各軌跡は、船舶が港間を直接移動する場合、ノードが互いにリンクされた港である小さな有向ネットワークとして解釈できます」。i 港と j 港間のリンクの重みは、それらの間を移動する船舶の潜在的な空間です。

地球規模の有向船舶ネットワークの顕著な特徴は、非対称であることです。リンクされたペアの 59% は一方向のみです。ルートは短く、平均経路長は 2.5、最大 8 で、ペアの 52% は 2 ステップで接続できるため、1 つの港から別の港に移動するのに多くのステップは必要ありません。これは、平均と最大がそれぞれ 4.4 と 15 と大幅に高いため、空港ネットワークの場合よりもはるかに少ないです。(Guimera ら^[4] )

海運ネットワークは高度にクラスター化されており、そのクラスター係数は 0.49 です。これは、任意のノードの隣接ノードも互いに接続されていると解釈できます。ノードのリンクの平均数は 76.5 で、空港ネットワークの 19.4 よりもはるかに高くなっています。これらの事実は、海運ネットワークの方が密度が高く、堅牢性も高いことを示しています。多くの現実世界のネットワークと同様に、リンクが少数のノードが多数ある一方で、非常に多くのリンクを持つノードもあるという特性があります。スケールフリー ネットワークではありませんが、リンクの重みの分布はべき乗法則に従います。ノードの強度の分布 (ポート i に到着および出発する平均リンクの重み) もべき乗法則に従います。つまり、膨大な量の貨物を管理しているのは少数のポートだけです。^[3]

媒介中心性はもう一つの重要な概念です。これは基本的に、特定のノードを通過するネットワーク内の有向パスの合計です。媒介中心性が高い港は非常に重要です。そのようなノードには、パナマ運河とスエズ運河、または上海とアントワープがあります。^[3]

コンテナ船、ばら積み貨物船、石油タンカーといった主な船種にも違いがあります。これらの違いは、船が独特の交通パターンをたどっているという事実を反映しています。コンテナ船は通常、定期便では決まったルートで決まったスケジュールに従いますが、石油タンカーはルートを頻繁に変更します。さらに、コンテナ船は他のカテゴリーよりもはるかに高速です。港で過ごす平均日数は、ばら積み貨物船の5.6日や石油タンカーの4.6日に対して、1.9日です。適切な港の種類も、考えられるネットワークの特性に影響します。^[3]