壅塞学──人、车、蚂蚁、网路、细胞一路畅通的祕密 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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壅塞，大有学问。

　　遇上高速公路大塞车，回堵十几公里动弹不得的时候，卡在车阵中的你能做什么？除了抱怨和忍耐，你还可以参与这个新话题──壅塞学。

　　东京大学的西成活裕教授，以10年时间研究壅塞现象，开创一门跨界研究的「壅塞学」。其实，壅塞不只发生在车道、人群、蚂蚁、网路……只要有东西流动，就会发生壅塞。森林火灾、飞机、电梯、广告、红绿灯设置方式、血管、神经、财富和女朋友……都与壅塞脱不了关系。让西成教授以数字与人性的分析，探究各种你从未认真思考的壅塞问题。

　　下次遇到塞车，不妨想想，我们能从蚂蚁身上学到什么。

　　行车壅塞学：行车间距低于40公尺之后，最容易发生塞车。

　　逃生壅塞学：故意在避难口摆放障碍物，有时避难时间反而会变短。

　　蚂蚁壅塞学：蚂蚁聚集得越多，前进的速度反而越快。

　　电梯壅塞学：看到无人电梯擅自移动别害怕，这是为了让电梯移到最恰当的位置，减短各楼层等待时间。

　　财富壅塞学：钱流阻塞，代表累积得越来越多。假如钱能塞在自己这儿，可说是美好的阻塞。

　　美女壅塞学：追求公认的大美女，可想而知竞争者众。如果直接看开，去追求别的女性，说不定更容易能成功。

本书特色

　　★同时荣获2007年「讲谈社科学出版赏」与「日经BP?BizTech图书赏」！
　　★长踞日本Amazon网路书店畅销排行榜，《朝日新闻》《东京新闻》NHK电视台等大肆报导的跨界新研究！
　　★台湾联合大学系统校长 曾志朗 推荐！
　　★讨厌塞车的人、期望大排长龙的人必读的壅塞理论！

作者简介

西成活裕

「壅塞学」创始人。

　　1967年出生于东京。日本东京大学航空太空工程学硕士、博士。曾任日本山形大学机械系统工程学系助理教授、龙谷大学应用数学资讯学系助理教授、德国科隆大学理论物理学研究所客座教授。现为东京大学航空太空工程学系助理教授。研究主题为非线性动力学和壅塞学，横跨理学与工学领域。

译者简介

陈昭蓉

　　1978年生于台南。台湾师范大学数学系毕（辅修英语）。考取松下留日奖学金，取得东京工业大学经营工学博士学位。曾任职于台湾松下电器，现从事企管顾问及兼职翻译。译有《工作是乘法》《有钱人的口头禅，贫穷人的口头禅》（先觉出版）。

疏导的艺术：跨越界限的流动性探寻 本书并非聚焦于特定的“壅塞”现象及其解决方案，而是将视角投向一个更为宏大、更为基础的哲学与工程学议题：流动性（Fluidity）的本质及其在不同系统中的实现机制。 这是一部旨在探讨如何打破系统内部与系统之间屏障，以实现信息、物质、能量乃至认知高效传递的跨学科思辨之作。 我们生活在一个追求连接与效率的时代，但真正的效率并非简单地增加容量，而是优化流动的路径和节奏。本书将系统地解构“流动”这一看似自然实则极为复杂的现象，从宏观的社会结构到微观的物理交互，层层剖析限制流动的因素，并提出一套全新的、基于动态平衡而非静态优化的理论框架。 第一部分：流动的本体论——什么是真正的畅通？ 本部分首先对“流动”进行本体论上的界定。我们挑战了传统物理学和工程学中将流动视为简单量化指标的观点。真正的畅通，是自适应性（Adaptivity）和韧性（Resilience）的统一体现。 我们将深入探讨“阈值临界点”的理论。每一个系统，无论其物理形态如何，都存在一个微妙的平衡点，一旦跨越这个点，系统的行为将从线性响应转变为灾难性的非线性涌现。这不仅关乎物理空间中的交通饱和，更映射到信息网络中的“信息过载”以及认知领域中的“思维僵化”。我们引入了“摩擦系数”的概念，但这摩擦并非仅指物理阻力，更是指信息传递中的语义损耗和组织结构中的决策惰性。 核心章节将解析“信息熵与组织效能”的关系。一个高效的组织，其信息流动的熵值应保持在一个最优区间内——既不能过于低熵（僵化、信息黑箱），也不能过于高熵（混乱、噪音淹没信号）。本书提供了一套量化分析工具，用于评估不同层级管理结构对信息流动效率的影响，着重分析信息在垂直与水平层级间传递时，因层级壁垒造成的“认知折扣”。 第二部分：跨越边界的障碍与代价 如果说流畅是理想状态，那么障碍则是普遍现实。本书将障碍的成因归类为三大类：结构性固化、时间差效应与反馈机制的失灵。 结构性固化： 探讨系统中长期形成的、难以撼动的物理或抽象结构如何成为流动的绊脚石。例如，城市规划中的“功能分区”如何导致人流和物流的低效循环；在生物体内，细胞间信号传导通路上的分子“隘口”如何影响整体生理反应速度。我们着重分析了“路径依赖性”在构建不可变结构中的作用，以及如何利用“微扰”策略来柔性地解构这些固化结构，而非诉诸彻底的破坏性重构。 时间差效应（Temporal Lag）： 流动性极大地依赖于响应速度。本书分析了不同尺度系统中的时间滞后现象——从传感器数据采集到决策执行的时间延迟，到神经元之间兴奋与抑制信号传递的时间差。我们论证了，即使是完美的物理通道，若信息反馈存在显著延迟，系统整体的动态表现也会趋于不稳定或低效。为此，我们引入了“预见性调控模型”，强调在缺乏完全信息的情况下，如何基于历史模式和概率分布进行前瞻性资源分配，以抵消时间滞后带来的负面影响。 反馈机制的失灵： 畅通的流动需要精确的自我修正能力。本书批判性地审视了当前许多复杂系统（如金融市场、大规模协作项目）中，由于反馈回路设计不良或被外部噪音污染，导致系统陷入无效振荡或单向过度反应的困境。我们提出了一种“多速率反馈耦合机制”，旨在确保不同层级的决策者能够接收到与其决策时间尺度相匹配的、去噪后的关键信息，从而实现精细化的自我校准。 第三部分：动态平衡与柔性调控的实践哲学 本书的最终目标是超越对“堵塞”的单纯治理，转向对“平衡”的主动维护。这不是关于“消除所有阻力”，而是关于“管理和利用阻力”。 我们将重点放在“系统柔性”（System Elasticity）的培养上。柔性不是脆弱，而是指系统在受到外部压力或内部波动时，能够吸收能量、重新分配资源，并迅速恢复其核心功能的内在能力。 在资源分配策略方面，本书摒弃了传统的“先到先得”或“平均分配”模式，转而推崇“基于即时需求的动态优先级排序”。我们研究了在资源稀缺或需求激增时，如何通过一套透明且可被系统整体感知的规则集，实现资源的瞬时重定向，最小化关键路径上的等待时间。这涉及到对资源“感知能力”的设计——系统必须能够实时感知到哪里最需要资源，而不是仅仅知道哪里资源存量最低。 此外，本书探讨了“非中心化协同模型”在增强流动性中的潜力。在高度集中的系统中，一个节点的失败可能导致全局瘫痪。通过引入分布式决策和局部自治单元，可以有效分散风险，并允许局部最优解的涌现，这些局部优化最终汇集成全局的流动效率提升。这需要新的治理结构，一种“松散耦合、紧密协作”的范式。 最后，本书回归到个体与系统的关系。真正的“畅通”不仅仅是物理上的，也是心理上的。在认知系统中，消除偏见、促进信息交换的意愿，与物理管道的畅通同等重要。我们分析了如何通过设计鼓励探索、容忍错误的微环境，来提升个体在复杂系统中的贡献意愿，从而使整个网络的信息传递更具活力和创造力。 本书旨在为工程师、规划师、组织管理者，乃至任何试图理解和优化复杂交互过程的人，提供一套超越具体案例的、关于“让事物顺畅流动”的普适性思维工具。它关乎如何设计一个能够自我呼吸、自我调节的、具有持续生命力的运作体系。

前言　大排长龙的学问

第1章　壅塞是什么？

从水管看水和人的差异
回到牛顿之前的时代
科学家的玩具模型
符合优良模型条件的ASEP
玩一玩ASEP模型
从临界密度看塞车问题
计算等待时间的公式
等待理论与壅塞学的差异
细胞自动机
第1章的重点

第2章　车的壅塞

ETC尚待解决的课题
莫名其妙的塞车
不被注意到的坡道正是凶手
分析交通流量的王牌：基本图
车距不到四十公尺就会塞车
快要塞车之前会发生什么事
电影《捍卫战警》中的亚稳定
造成自然塞车的其他原因
即使车道拥挤也能维持时速六十公里
双线道走哪一边比较快？
只要慢慢开就能一路绿灯
红绿灯与圆环哪一种比较好？
第2章的重点
壅塞学讲义I　车流的细胞自动机模型

第3章　人的壅塞

烟火大会的事故
在紧贴状态下，人也是牛顿粒子
以物理学手法研究群众心理
烟的速度与人的速度
火灾时要往哪儿逃？
心理学的竞争实验
建筑基准法的规定
确保逃生的双向避难原则
个人空间与斥力圈
资讯处理空间与引力圈
群众的行动也能模型化
模拟飞机避难的情况
有障碍物时反而更顺畅
在车站会怎么走？
加热反而结冻
在狭小处擦身而过的情况
广告放哪里最有效？
以电动走道解决人潮壅塞
第3章的重点
壅塞学讲义Ⅱ　群众行为的模型化──场模型

第4章　蚂蚁的壅塞

队伍的祕密是费洛蒙
蚂蚁的三种费洛蒙
蚂蚁与车子的差异
蚂蚁越挤，走得越快
马拉松比赛的费洛蒙效应
和蚂蚁类似的公车塞车现象
第4章的重点
壅塞学讲义Ⅲ　蚂蚁的细胞自动机模型

第5章　世界充满各种壅塞

网路的壅塞
电脑不为人知的辛酸奋斗
封包与车辆的差异
如何避免封包壅塞？
棘手的颗粒
巴西坚果效应
无解的撞球与冰壶运动
形同虚设的欧洲电车时刻表
「为了调整车距，暂时停车」的意思
擅自移动的无人电梯
飞机也会壅塞
独力生产系统做的菜比较好吃
让森林火灾就此壅塞
财富的壅塞
人体内的壅塞
蛋白质合成工厂
ASEP的诞生
脑内搬运工：分子马达
壅塞得像彗星一样
第5章的重点

第6章　壅塞学今后的展望

现实世界是网络
网络拓朴是什么？
东京交通与集线器
迪士尼乐园怎么解决壅塞？
只要六个人就能串起世界
取代牛顿定律的法则
该不该泡妞？
微积分改变了世界
电脑也会算错
如何理解复杂事物？
数学的重要性
第6章的重点

后记　跨领域知识促成壅塞学

前言
大排长龙的学问

　　我最讨厌碰上塞车或拥挤的人潮。不管是开车或走路，只要挤满了车或人，就会让我心浮气躁。不过，人越是讨厌某件事物，就越容易失去理智，无法冷静的观察。因此，我总会试着找出自己讨厌的事物有什么优点。想着想着，我突然发现塞车是一种壅塞的现象，在我们的生活中其实有各式各样的壅塞现象。除了车子之外，人、网路，甚至人体内部都会发生壅塞。我渐渐发现，壅塞其实是值得高兴的事。举例来说，开餐厅的人大概都希望店门口「大排长龙」，适度的壅塞是值得开心的现象。

　　十年前我开始对壅塞产生兴趣，查了许多资料之后，发现思考壅塞现象越来越有趣。这就像大家有时候会慢慢喜欢上自己原本讨厌的事物一样。现在碰上塞车时，当然或多或少还是会感到不愉快，可是心里确实也有一种和其他受害者同病相怜的微妙感受。

　　现在我已经能保持从容的心情，冷静的思考为什么会发生壅塞。会发生壅塞一定有理由，只要消除那个理由，就能解决壅塞的问题。这种感觉就像侦探在犯罪现场靠着细微的线索追查犯人一样。多亏自己有机会看到许多壅塞现象，所以才能注意到其中的共通点：只要有东西流动，就一定会发生壅塞。

　　本书正是我这十年来「壅塞理由探究之旅日记」。文中提到的种种壅塞现象，都是我一路思考过的问题，也让我有机会和各领域的专家讨论。我曾经和建筑师、生物学家、资讯处理技术专家交换意见，思考了所有领域中和壅塞有关的主题之后，我发现，即使领域不同，其实大家思考的内容也差不多。我想聚焦于这些主题的相似与相异处，整理成《壅塞学》。

　　这门学问的重要目标当然包括解决塞车问题。截至目前为止，各领域的专家都曾各自努力研究过解决塞车问题的办法，只可惜塞车问题至今尚未消失。既然如此，干脆从全新的「跨领域」角度思考如何解决塞车问题。这正是所谓的壅塞学。碰上塞车不知该如何是好时，不妨问问蚂蚁该怎么办。

　　本书的结构就像精选集一样，只要大致读完第一章，之后并不须依照章节顺序，可以从自己感兴趣的章节开始阅读。在某几章最后有「壅塞学讲义」，提供更详尽的解说。这是为了想更深入了解相关主题的读者所准备，刚开始读的时候可以跳过。总之，希望各位读者能透过本书，看看「壅塞学」这门新学问如何烹调各种壅塞问题。

第2章　车的壅塞
ETC尚待解决的课题 每年到了暑假或春节，高速公路总会大塞车。听到新闻报导塞车路段长达五十公里，我总是忍不住觉得干脆下车走路比较快。

据说每年道路拥塞造成的经济损失高达约十二兆日圆。这是国土交通省（译註：相当于台湾的交通部）估算的结果，考虑了塞车造成物流延迟之类的影响，金额庞大，相当于日本国家预算的七分之一。光说塞车，在高速公路和有红绿灯的一般道路上的塞车性质并不同，现在我们先想一想高速公路上的塞车现象。

列出高速公路塞车原因的调查结果。这是二○○五年关于日本东部高速公路的数据，第一名是「凹形路段、上坡」。关于这一点，稍后我会详细探讨，请大家注意「收费站」只占了四％。我还清楚记得自己八年前刚开始认真研究壅塞学时看到的数据，当时第一名是「收费站」，占了整体的三○％。由此可见，这几年来因为收费站造成塞车的情况已经大幅改善，当然是因为高速公路设了不必停车就能通过收费站的电子收费系统（ETC）。

现在（二○○五年十二月）安装了ETC配备的车辆大约有一千万辆，实际在高速公路利用ETC系统的比例终于超过五○％，大约增加到五五％。换句话说，每两辆车就有一辆利用ETC专用收费道。从二○○一年三月系统正式启用至今过了四年半，ETC的普及率已经很高了。正如上图所示，收费站造成的塞车问题也已经大幅改善。

然而ETC还有尚待解决的问题。首先，虽然安装ETC时政府会补助五、二五○日圆，自费负担的部分还是高达二万到五万日圆，所以有很多人还是犹豫着该不该安装。为了加快普及速度，至少得强制要求厂商在新车生产阶段就安装ETC配备，才是有效办法。

不过，我认为还有比价格更重要的问题。那就是通过ETC专用收费道时的速度问题。通过收费站的时候，因为考量感应器的读取敏锐度与通道闸开关，通常会建议驾驶人把时速降至二十公里以下。虽然不须停车，可是在时速八十公里时把车速减到二十公里，还是会对车流造成不良影响。

增加收费站的通道数，也许可以大致解决问题。受限于现在的系统，驾驶的确不得不减速，但即使没有通道闸，因为收费处通道狭窄，车子通过时也不可能维持时速八十公里。通道设置对驾驶造成很强的心理压迫，这一点和隧道入口附近的塞车是共通的。

前阵子我在只有一道ETC专用道的常磐路段出口碰上塞车。说来讽刺，不知道是因为ETC系统的读取错误，还是车子配备出了问题，因为通道闸一直不开，所以有辆车不得不停在通道上，后面几十辆打算从ETC专用道通过的车子全都动弹不得。反倒是没有ETC系统的一般通道完全没有塞车，车流顺畅的通过收费站。这种问题实在不应该发生。由此可见，ETC系统还有许多尚待解决的课题。

评分☆☆☆☆☆

《壅塞学──人、车、蚂蚁、网路、细胞一路畅通的祕密》，这个书名自带一种“破解密码”的诱惑力。它将“壅塞”这样一个我们习以为常的困境，提升到了“学”的高度，并用“祕密”一词暗示了其中蕴含的深层智慧。我脑海里不禁开始构思：作者是如何将蚂蚁排队觅食的简单规则，与复杂的城市交通管理联系起来？又或者，网络节点之间的信息传递瓶颈，与细胞膜上物质运输的机制，是否有着某种共通的原理？这种跨越自然、社会和科技界限的联想，本身就充满了令人兴奋的可能性。我希望这本书能够揭示一些我从未想到过的，关于系统如何运作、如何避免失衡、以及如何在复杂动态中保持流动性的基本法则。它不仅仅是关于“不堵车”，更是关于一种更深层次的理解，一种能够指导我们如何在各种复杂系统中做出更优选择的智慧。这本书的标题让我觉得，它是一次智识上的探险，将带领读者去发现那些隐藏在日常混乱之下的秩序之美。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名实在太吸引人了！《壅塞学──人、车、蚂蚁、网路、细胞一路畅通的祕密》，光是看到“壅塞学”三个字，就觉得充满了神秘感和解决问题的智慧。我脑海里立马浮现出各种各样的拥堵场景：上下班高峰期马路上寸步难行、信息在网络中缓慢传递、甚至连身体里细胞的正常运作都可能受到阻碍。这本书似乎承诺要揭示这些看似杂乱无章的“堵车”现象背后的统一规律，并且提供出路。我迫不及待地想知道，作者是如何将看似毫不相关的个体（人、车、蚂蚁）与抽象系统（网路、细胞）联系起来，找到那个“一路畅通的祕密”的。这让我联想到许多生活中的小烦恼，比如排队、等待，甚至是会议的低效，都会让人感到沮丧。我希望这本书能够提供一种全新的视角，让我能够理解这些现象的本质，并且在日常生活中找到化解“拥堵”的智慧。作者的跨领域思考能力一定非常惊人，能够把从自然界到信息科学的各种案例融会贯通，这本身就充满了吸引力。我非常期待能够通过这本书，学习到一些切实可行的方法，不仅能解决我个人遇到的“拥堵”问题，更能对理解整个社会运行的机制有更深的认识。

评分☆☆☆☆☆

这个书名，《壅塞学──人、车、蚂蚁、网路、细胞一路畅通的祕密》，光是听着就有一种“啊哈！”的顿悟感。它将“壅塞”这个我们生活中无处不在的烦恼，赋予了一种学术化的视角，并承诺要揭示其背后的“秘密”。我脑海中立即闪过无数个拥堵的画面：地铁里摩肩接踵的人群、高速公路上缓慢爬行的车流、甚至是在信息爆炸时代，我们被海量资讯淹没而无法有效获取所需知识时的那种“精神壅塞”。这本书似乎在说，这些看似不相干的现象，其实拥有共同的底层逻辑。我非常好奇作者是如何将这些不同尺度的“壅塞”现象串联起来，找到那个能够化解它们的“祕密”。这让我感觉，这本书不仅仅是关于解决技术性问题，更是一种关于理解系统、优化流程、提升效率的哲学思考。我期待它能提供给我一种全新的思维工具，让我能够以更宏观、更深刻的视角去分析和解决我所面临的各种“堵点”。

评分☆☆☆☆☆

当我在书店看到这本书时，我的第一反应是：“这是什么？”《壅塞学──人、车、蚂蚁、网路、细胞一路畅通的祕密》，这个书名读起来就像一个精心设计的谜语。它将“壅塞”这样一个普遍存在的负面体验，与“祕密”这样充满探索性的词汇结合在一起，立刻勾起了我的好奇心。我一直对那些能够解释不同领域现象的“宏大理论”很感兴趣，而这本书似乎正是朝着这个方向。从人到车，再到微观的蚂蚁和细胞，以及抽象的网络，这些元素之间的联系是什么？它们都面临着“壅塞”的问题吗？又是什么样的“祕密”能够让它们“一路畅通”？我猜想，这本书可能探讨的是一种关于流动、效率和系统优化的通用法则。想象一下，如果我能理解为什么交通会堵塞，为什么信息会延迟，甚至为什么人体内的某些功能会失调，并且能够掌握一套通用的方法来改善这些状况，那该是多么令人兴奋的事情！这本书的书名给我一种感觉，它不是一本枯燥的学术专著，而是一场关于理解世界运行方式的智力冒险，充满着启发和惊喜。

评分☆☆☆☆☆

《壅塞学──人、车、蚂蚁、网路、细胞一路畅通的祕密》，这个书名自带一种“解谜”的属性。它让我立刻联想到那些隐藏在日常生活和复杂系统中的隐形力量，而“壅塞”正是这些力量在失衡时最直观的体现。我迫切想知道，作者是如何从蚂蚁搬运食物的群体行为，推导出交通流量的优化策略，又如何将网络信息传输的瓶颈与细胞间的物质交换联系起来。这种跨学科的整合能力，本身就足以让人惊叹。我个人对一些看似无关紧要的现象背后存在的普遍规律非常着迷，比如为什么排队时，总会有那么几个人会选择一个看起来更慢的队伍，结果反而更慢？这本书似乎提供了一个框架，来解释这些“反直觉”的现象。我希望它不仅能揭示“为什么会壅塞”，更能深入探讨“如何才能一路畅通”。这不仅仅是关于提高效率，更是关于理解系统如何运作，如何在复杂性中保持平衡和流动。这本书的标题让我觉得，它将是一次深刻的洞察之旅，让我能够用全新的眼光审视我们周围的世界。