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 11)

著者 : 西成活裕

• 技術評論社 (2007年6月15日発売)

作品紹介・あらすじ

渋滞という言葉で何を連想するだろうか。ノロノロ運転の高速道路か信号待ちの車列か、いずれにしても不快感をともなう光景が脳裏に浮かぶ。本書で解説する渋滞学は、渋滞に関する学問ではあるが、日常で使われている「渋滞」という言葉をかなり広い意味で使っている。スーパーのレジ待ちの行列、朝の満員電車、人気絵画前の人混みなど、混雑や行列は日常いたるところで見られ、そしてどれも渋滞学の対象となる。本書ではこれら広い「渋滞」がなぜ、どのようにできるのかを解明しそれを避ける方法にも触れる。

感想・レビュー・書評

[BRICOLAGEさんの感想 · 2021年8月20日]

　「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。

[okgoforwardさんの感想 · 2021年7月11日]

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。

[prigt23さんの感想 · 2020年3月20日]

フィリップ・ポール『流れ』、郡司ペギオ‐幸夫『群れは意識を持つ』あたりの「個と集団」のつながりで読んでみた。

本書のタイトルは「クルマ」となっているものの、おもに日常生活で出くわす様々な人の流れについて解説してある。アリがどのように渋滞を避けて行列を作っているのかというあたりがもう少し知りたかったのだけど、それはそれとして読み物として楽しめた。

[aya00226さんの感想 · 2019年5月15日]

水を冷やすと0度以下になっても水である状態がある＝過冷却。ちょっとした振動で凍る。
渋滞も渋滞の前に準渋滞状態がある。ザク部などのちょっとした刺激で渋滞に変わる。
モデル化のためのセルオートマトン法。

渋滞部分は後ろへ移動する。
スロースタートルールにすると準安定状態が作られる。

出口に手すりや小さな柱を置くのはアーチ効果を防ぐのに効果的。
踏切はノンストップにすると渋滞緩和になる。

山手線のような環状線は、少なすぎるとダンゴ運転になりやすい。多すぎると渋滞する。

[sergさんの感想 · 2018年11月13日]

1493円購入2009-12-24

[missing1973さんの感想 · 2018年10月21日]

渋滞学とは「自己駆動粒子の流れとその渋滞について研究する学問」であり、これまで３００年間研究されたニュートン力学では研究されなかった「自己駆動粒子」（人や車など自分の意志やあるルールに従って動く物体）の流れ及びそれにより発生する渋滞について研究する学問です。

難しいように聞こえるが、渋滞のメカニズムなどが丁寧に非常にわかりやすく記載されてる。
特に渋滞のシミュレーションのためのモデル化が見事で、思わず感激。

【特になるほどな点】
・あくまでモデルはモデルであることに注意する。モデルは決して現実そのものではなく、限界を認識しつつ、良いモデルを使って研究をすすめるのが正しい科学的態度である。
・パニック時は、放送・指示に頼る場合が多いが、これらがない場合は他人に追従するというデータがある。
・少しくらい遊びがあったほうが避難効率が良くなる。
・全体に広めるには、全員に宣伝をしなくても、ドミノ効果（一定割合以上に波及するとその他も追随する効果）で必要最小限で済ませることができる。
・人間は予測しながら歩いているが、携帯電話を操作することによりその予測がうまく働かなくなり、渋滞を引き起こす要因となる。
・道路の合流地点に併走区間を設置すると、それぞれが自発的に位置関係を調整して危険を回避することができるようになる。

[saga-refさんの感想 · 2017年9月3日]

テレビの渋滞を科学する番組を見て著者を知った。タイトルも面白く、値段もあまり気にせずに購入した。車の渋滞で「サグ部」という言葉を覚えたのも本書だった。スーパーのレジ待ち、アリの行列、そして災害発生時の避難方法など、取り上げる例も判りやすくて良かった。

[tockunさんの感想 · 2016年12月11日]

なにげなく手にとってみた本だったのだが、意外に内容が面白くてお気に入り。セルオートマトンとか馴染みのある単語が日常生活のイライラ要素(渋滞/行列)に深くかかわっていたせいだろうか。

まだ新しい学問分野らしいのだが、これをうまく(わかりやすく）紹介している一冊。これからこの分野の学問がどのように進展していくか、興味を持って眺めていきたい。そんな気持ちにさせる本でした。

[andalusia0705さんの感想 · 2015年4月15日]

セルオートマトンをもっと深く知りたいなと思える本。たまに脱線する部分もあるが、楽しんで読めた。渋滞学は奥が深い。

[水源地さんの感想 · 2012年3月20日]

渋滞学を扱ったものの中では、入門書としては分かりやすい良書だと思う。

渋滞を密度と一定時間内に通過する数としてとらえる「基本図」が始まり、数学者のノイマンが提唱した「セルオートマン」のモデル（モデルはモデルであって、実際とは異なるが数式化、データ化がしやすくな）をもとにいろいろな渋滞に対して、科学的なアプローチをしている。

準安定状態、フォーク待ち、電車、踏切、スーパーのレジ、動物の渋滞なども扱っており、渋滞学に興味がある人は、この本から入る方が例示がわかりやすいと思う。理論化が少し進んだほうが、図解雑学「渋滞学」だと個人的には思う。

著者プロフィール

東京大学先端科学技術研究センター教授。専門は数理物理学、渋滞学。
1967年、東京都生まれ。東京大学工学部卒業、同大大学院工学研究科航空宇宙工学専攻博士課程修了。その後、ドイツのケルン大学理論物理学研究所などを経て現在に至る。
予備校講師のアルバイトをしていた経験から「わかりやすく教えること」を得意とし、中高生から主婦まで幅広い層に数学や物理を教えており、小学生に微分積分の概念を理解してもらったこともある。
著書『東大の先生! 文系の私に超わかりやすく数学を教えてください!』(小社刊)は全国の数学アレルギーの読者に愛され、20万部突破のベストセラーに。『渋滞学』(新潮社)で講談社科学出版賞などを受賞。『とんでもなく役に立つ数学』(KADOKAWA)、『東大人気教授が教える 思考体力を鍛える』(あさ出版)など著書多数。

「2022年 『東大の先生！文系の私に超わかりやすく物理を教えてください！』 で使われていた紹介文から引用しています。」