壅塞學──人、車、螞蟻、網路、細胞一路暢通的祕密

前言　大排長龍的學問

第1章　壅塞是什麼？

從水管看水和人的差異
回到牛頓之前的時代
科學家的玩具模型
符合優良模型條件的ASEP
玩一玩ASEP模型
從臨界密度看塞車問題
計算等待時間的公式
等待理論與壅塞學的差異
細胞自動機
第1章的重點

第2章　車的壅塞

ETC尚待解決的課題
莫名其妙的塞車
不被注意到的坡道正是凶手
分析交通流量的王牌：基本圖
車距不到四十公尺就會塞車
快要塞車之前會發生什麼事
電影《捍衛戰警》中的亞穩定
造成自然塞車的其他原因
即使車道擁擠也能維持時速六十公里
雙線道走哪一邊比較快？
只要慢慢開就能一路綠燈
紅綠燈與圓環哪一種比較好？
第2章的重點
壅塞學講義I　車流的細胞自動機模型

第3章　人的壅塞

煙火大會的事故
在緊貼狀態下，人也是牛頓粒子
以物理學手法研究群眾心理
煙的速度與人的速度
火災時要往哪兒逃？
心理學的競爭實驗
建築基準法的規定
確保逃生的雙向避難原則
個人空間與斥力圈
資訊處理空間與引力圈
群眾的行動也能模型化
模擬飛機避難的情況
有障礙物時反而更順暢
在車站會怎麼走？
加熱反而結凍
在狹小處擦身而過的情況
廣告放哪裡最有效？
以電動走道解決人潮壅塞
第3章的重點
壅塞學講義Ⅱ　群眾行為的模型化──場模型

第4章　螞蟻的壅塞

隊伍的祕密是費洛蒙
螞蟻的三種費洛蒙
螞蟻與車子的差異
螞蟻越擠，走得越快
馬拉松比賽的費洛蒙效應
和螞蟻類似的公車塞車現象
第4章的重點
壅塞學講義Ⅲ　螞蟻的細胞自動機模型

第5章　世界充滿各種壅塞

網路的壅塞
電腦不為人知的辛酸奮鬥
封包與車輛的差異
如何避免封包壅塞？
棘手的顆粒
巴西堅果效應
無解的撞球與冰壺運動
形同虛設的歐洲電車時刻表
「為了調整車距，暫時停車」的意思
擅自移動的無人電梯
飛機也會壅塞
獨力生產系統做的菜比較好吃
讓森林火災就此壅塞
財富的壅塞
人體內的壅塞
蛋白質合成工廠
ASEP的誕生
腦內搬運工：分子馬達
壅塞得像彗星一樣
第5章的重點

第6章　壅塞學今後的展望

現實世界是網絡
網絡拓樸是什麼？
東京交通與集線器
迪士尼樂園怎麼解決壅塞？
只要六個人就能串起世界
取代牛頓定律的法則
該不該泡妞？
微積分改變了世界
電腦也會算錯
如何理解複雜事物？
數學的重要性
第6章的重點

後記　跨領域知識促成壅塞學

前言
大排長龍的學問

　　我最討厭碰上塞車或擁擠的人潮。不管是開車或走路，只要擠滿了車或人，就會讓我心浮氣躁。不過，人越是討厭某件事物，就越容易失去理智，無法冷靜的觀察。因此，我總會試著找出自己討厭的事物有什麼優點。想著想著，我突然發現塞車是一種壅塞的現象，在我們的生活中其實有各式各樣的壅塞現象。除了車子之外，人、網路，甚至人體內部都會發生壅塞。我漸漸發現，壅塞其實是值得高興的事。舉例來說，開餐廳的人大概都希望店門口「大排長龍」，適度的壅塞是值得開心的現象。

　　十年前我開始對壅塞產生興趣，查了許多資料之後，發現思考壅塞現象越來越有趣。這就像大家有時候會慢慢喜歡上自己原本討厭的事物一樣。現在碰上塞車時，當然或多或少還是會感到不愉快，可是心裡確實也有一種和其他受害者同病相憐的微妙感受。

　　現在我已經能保持從容的心情，冷靜的思考為什麼會發生壅塞。會發生壅塞一定有理由，只要消除那個理由，就能解決壅塞的問題。這種感覺就像偵探在犯罪現場靠著細微的線索追查犯人一樣。多虧自己有機會看到許多壅塞現象，所以才能注意到其中的共通點：只要有東西流動，就一定會發生壅塞。

　　本書正是我這十年來「壅塞理由探究之旅日記」。文中提到的種種壅塞現象，都是我一路思考過的問題，也讓我有機會和各領域的專家討論。我曾經和建築師、生物學家、資訊處理技術專家交換意見，思考了所有領域中和壅塞有關的主題之後，我發現，即使領域不同，其實大家思考的內容也差不多。我想聚焦於這些主題的相似與相異處，整理成《壅塞學》。

　　這門學問的重要目標當然包括解決塞車問題。截至目前為止，各領域的專家都曾各自努力研究過解決塞車問題的辦法，只可惜塞車問題至今尚未消失。既然如此，乾脆從全新的「跨領域」角度思考如何解決塞車問題。這正是所謂的壅塞學。碰上塞車不知該如何是好時，不妨問問螞蟻該怎麼辦。

　　本書的結構就像精選集一樣，只要大致讀完第一章，之後並不須依照章節順序，可以從自己感興趣的章節開始閱讀。在某幾章最後有「壅塞學講義」，提供更詳盡的解說。這是為了想更深入了解相關主題的讀者所準備，剛開始讀的時候可以跳過。總之，希望各位讀者能透過本書，看看「壅塞學」這門新學問如何烹調各種壅塞問題。