クルマの渋滞アリの行列 渋滞学が教える「混雑」の真相 知りたい！サイエンス

西成活裕【著】

• 販売会社／発売会社: 技術評論社/技術評論社
• 発売年月日: 2007/07/10
• JAN: 9784774131245

商品レビュー

2024/04/27

渋滞学という新しい学問の入門書。
最初は雑学系の本かなと思って読んでいましたが、きちんとした理論的背景を図やグラフを使って非常にわかりやすく説明してくれているので、渋滞学を学び始める学生や研究者にとっても価値のある本だと思う。

2021/08/20

　「渋滞」という言葉から先ず連想されるのは高速道路の車の渋滞だが、渋滞という現象はより一般的に見られるものである。例えば、スーパーで会計のためレジに並ぶ列もそうだし、インターネットでWebページの読み込みが遅かったりするのもパケットの渋滞である。渋滞の本質とは、「自己駆動粒子が、ある臨界密度を越えると自由な流れを続けられなくなり、流量が減少していく」ということである(渋滞学における渋滞の定義)。あるいは、堅い表現が好きなら「自己駆動粒子からなる系の、自由走行相から渋滞相への相転移」と言うこともできる。「渋滞学」とは、このような渋滞の性質を研究しその解消法を検討すると同時に、「自然な『創発的アプローチ』による『渋滞ストレス』の緩和(p.218)」を目指す学問分野である。
　待ち行列の理論というのがあるのは名前だけ知っていたが、筆者が研究しているのは、コンピュータの発展とともに注目されている、セルオートマトンを用いた渋滞のシミュレーションである。そもそも自己駆動粒子という概念がニュートン的な力学には無いものなわけだが、セルオートマトンという手法と非常に相性が良い(セルオートマトンとは、粒子が各時間ステップでどう動くかを粒子の周りの局所的な状況から決定するルール(と適当な初期条件)を設定し、主に計算機を用いて粒子系の時間発展を調べるというものである。)。例えば、車の場合だと運動が一次元なので、「一つ前のセルに別の粒子がいなければ一つ前進する・別の粒子がいれば、そのまま」などとルールを決めれば良いわけである。実際、このような単純なルールでもシミュレーションすればちゃんと渋滞相が現れるのが確認できる、というのが本書で紹介されている。他にも今まで行われてきた様々な研究が紹介されているのだが、出口の前に故意に障害物を配置しておくと部屋の中にいる全員が退出するまでに掛かる時間が短縮されることがある、というのは結構有名な気がする。また、超音速状態の流体と渋滞の類似性は、丁度流体力学を勉強したところだということもあって、興味深く読んだ。
　「創発的アプローチ」とは何かと言うと、トップダウンではなくボトムアップによる渋滞解消の試みのことだそうである(「創発」というのは社会心理学の分野で研究されてきた概念で、「部分が集まってできた全体が、単なる部分の総和とは質的に異なる、高度なシステムになる現象のこと(p.164)」である)。渋滞の解析から提案される創発的アプローチの例として、個人の行動だと「人混みの中では傘を真ん中の辺りを握りしめて歩かないよう心掛ける」(握りしめて歩くと腕の振りに合わせて傘の先端が大きく動くのが危なく、その人の後方に無駄な空間が生じる)、施作だと「買い物が少ない人のためのレジを別に設ける」(渋滞ストレスが軽減される)が挙げられている。
　直感で考えて「確かに」と思える日常的な例が非常に多く(それだけ渋滞が身近なものだということだろうが)、読んでいて楽しかった。本書は専門書ではなく一般向けの本で、数式もほとんど登場しないが、誤魔化しが少なく、説明も丁寧かつとても分かりやすい。

2021/07/11

数学入門書的なものを書いているこちらの先生の実績が「渋滞学」を編み出したとか、図書館にあったのがこの本。
第1章「渋滞学とはなんだろう」横が密度、縦が流量のグラフ、原点から山形を描く。臨界密度で流量の極値の前後で、最初は自由流、超えると渋滞流に相転移、密度が多すぎると流量０に。（詰めれば互いに接触して押し流される普通の粒子ではなく）決して接触しない前が空いていないと動かない自己駆動粒子ならではの挙動。さらに高速で車間を詰めるとちょっとした「ゆらぎが成長」して渋滞になる準安定状態(過冷却と相似)、慣性が大きい/前への追従反応が遅い車や子供で起こりうる。