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为什么交通这么堵 | 混乱博物馆

几乎每一个在城市生活的人都体会过堵车的煎熬痛苦。但在自然界中,通行密度不亚于城市交通的蚂蚁却从未遭遇过“堵车”。它们发展出了严密的社会组织方式以及高效的信息交流机制。

蚂蚁高度同质化、程序化的个体换来了队伍的整齐划一,于是我们发现,造成人类个体间难以步调一致的“罪魁祸首”其实就是那个复杂精妙的大脑,让我们在道路上更容易做出迟钝或冲动行为。

但庆幸的是,也正是这个大脑,让我们得以一窥自然的神奇秩序,并从中提炼出推动技术进步源源不断的动力。


-文字稿-

对于城市里每日要乘车通勤的人来说,最害怕也最痛苦的事无疑就是堵车了。2017年的数据显示,中国有26%的城市通勤处于拥堵状态,在全国第二堵的城市北京,人均每年有268个小时都堵在路上,最堵的济南则是273小时。

城市的道路规划、糟糕的天气情况、突发的交通事故等因素都会影响交通拥堵程度。然而即便排除了这些影响因素,在近乎完美的道路条件下,我们仍然会遇到恼人的“幽灵堵车”。

2008年,日本科学家安排22辆车绕一个大圆圈匀速行驶,然而只要一辆车未把握好车距和车速,就会引发后续车辆不得不减速等待,再加速追赶,司机的反应延迟就会使这样一个本来畅通的车队出现“幽灵堵车”。

这样的连锁反应会让“幽灵堵车”在环形车队中永远持续下去,而在直行的车队中不断向后波及,除非后方车辆密度减小或者司机提前做出反应。而在看似不容易拥堵的多车道上,如果有车辆突然变道或者加塞,就会造成更大规模的“幽灵堵车”。

毫无疑问,堵车已是现代文明的一大顽疾,然而在自然界中,有一个比人类还要庞大的类群却从未在通行时遇到拥堵。

蚂蚁觅食时总是成群结队,通行密度不亚于城市交通。2015年,德国学者惊奇地发现当蚂蚁汇入蚁群时不但没有减速,反而加速进入队伍;方向不同的蚂蚁会频繁地碰撞接触;更不可思议的是,当蚁群密度加倍时,速度却提高了25%。它们是如何做到如此高的通行效率的?

作为一种真社会性昆虫,蚂蚁个体的行为总是服务于群体的目标,对向行进的蚂蚁相遇时,空手的一方总是会为搬运食物回巢穴的一方让道。而队伍中跟在后方的蚂蚁几乎不会做出加塞、随意变道这些不利于整体行进的行为。频繁的碰撞接触更是可以及时沟通路况信息,让其他成员选择更畅通的路线,并统一队伍的步伐。

可以说,与蚂蚁相比,人类时常陷入堵车,就是因为我们有一个复杂的大脑,让我们拥有强大想象力、创造力的同时,也让我们学会了冲动、自私。当然,如果道路上的每位司机都能快速便捷地获取路况信息,或许我们就会做出更理性的决策,而在这方面,蚂蚁同样给了我们灵感。

当蚂蚁发现食物就会派出一支“先遣队”,这些蚂蚁搬运食物回巢穴时会用追踪信息素沿途标记出数条不同的路线,后续出发的蚂蚁就会顺着这些路线前往搬运食物,沿途也会分泌信息素,这些追踪信息素是一种具挥发性的碳氢化合物,会随着时间淡化。在单位时间内,那些用时较短的路线总会比用时较长的路线往返更多的蚂蚁,信息素的浓度也会更高,而蚂蚁总是倾向于选择信息素浓度高的路线,最终用时最短的路线就会脱颖而出。

据此,意大利学者马可·多里戈(Marco Dorigo)在1992年提出了用于寻找优化路径的“蚁群算法”,可以更高效地解决实际生活中的调度、分配问题,在车辆路径设置和导航领域也有了广泛应用。

当前的无人车行业已经在研究一种更激进的方法,综合所有车辆的行进路线自动规划行车轨迹,即便在路口也可以自动规避其他车辆,不必停车。然而这样的愿景仍很遥远,今天的我们要想避免“幽灵堵车”,一个最简单的方法就是行车时保持匀速和车距,给自己和他人留出足够的反应时间,更重要的是,在驾考时,就要学好文明驾驶,遵守交通规则这门必修课。

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