身近な問題についてあまりにも基礎的な話をしようとすると、なかなか難しいですね。おそらく、「非常にわかりやすい問題に対する一見非常にわかりやすいが実は意外にわかりにくい研究」ということなのでしょう。わかりやすいと思ったんだけどね。
渋滞発生を相転移として理解するなら(その描像自体は正しいと思いますが)、コントロールパラメータは密度になります。ボトルネックなしの系であっても、密度を臨界以上にすれば渋滞は不可避であるということで、これは「そうなんだから、しかたない」というレベルの話です。
だからといって、現実の系でボトルネック対策は無駄だとか不要だとか言いたいわけではありません。道路を広げれば渋滞しない、などと言っているわけでもない。そういう極端な捉え方も見かけますが、そうではない。
ただ、渋滞対策としては、ボトルネック部分だけを考えるのではなくて、大局的に見たほうがいいとは言えるでしょう。数理モデルからいろいろなヒントは引き出せます。明日の対策にすぐ役立つと思われても困りますが。
一番可能性があるのは、やっぱり数理モデルに基づく「予測」かな。
現実の道路ではありえないほど距離を詰めた実験など、なんの意味があるのか、という質問もあるのだと思います。
この実験は数理モデルで得られる結果が実際の車で再現されることを示したもので、問題にしているのは、一般的な話として、「臨界密度を越えると渋滞は自然発生する」ということです。
数理モデルにはたとえば最高速度などがパラメータとしてはいっていて、それを今回の実験条件に合わせたものに基づいて実験しています。したがって、高速道路のパラメータとは違うものです。高速道路(それどころか一般道でも)で、今回の実験のように走ることなどありえません。
臨界密度の値は条件によります。高速道路のパラメータならだいたい40mに一台くらい。今回の実験のパラメータなら10mに一台くらいです。車頭距離でそのくらいなので、車間だともっとだいぶ近い(このくらい短い距離だと、車頭と車間はだいぶ違いますね)。
なんというか、「臨界密度の値は実験と高速道路で違うが、起きる現象は同じ」ということなんですが。
それから、「言葉遣いがおかしい」という指摘があるのは当然で、それについては苦慮しているとしか言えません。すみません。
それこそ、前に書いたように、「渋滞」という言葉からして日本の道路行政で使うものと違っていますし、日常用語ともイコールではないですが、じゃあ何て呼ぶ? と考えると、やっぱり「渋滞」という言葉しか思いつかない。論文や解説記事ではどういう状況を指すつもりかをきちんと言って、曖昧さをなくしているはずです。論文は英語だからJamと書いてあって、これで通じるのだけど、たぶん「Jam」と「渋滞」も本当はイコールではないのでしょうね。
高速道路上でループコイルを使って測定する量とモデルや実験で使う量も定義がちょっと違う。このあたりも、曖昧さのないよう、そのつど説明をすることになります。その他もろもろ。
[追記]
あと、どうもうまく伝わってないように思えるのは、これは「実験結果が論文として出た」ということだという点ですかね。結果の正否にかかわる学術的な議論は、これから始まるわけね。追試とか反証とか。論文が出るまでは、議論は始まってないのですよ。
論文の著者はもちろん自説を主張しますが。
この記事に対するコメント[27件]
1. うーむ — March 10, 2008 @01:44:34
雑誌として最終的にNJPを選んだのは、誰でも読めるからです。できるだけ一般的な雑誌に載せたかったのだけど、お断りされたので、次善の策。物理の人だけに読ませる交通流の論文ばかり書いても、あまり意味はない。
交通工学の研究者と没交渉でやっているわけではないですが、互いの理解に齟齬のある部分がかなり残っていることは間違いありません。それを埋める必要があることは前々から認識していて、それなりの努力はしているのですが、なかなか難しい。
「渋滞」という言葉の使い方は難しいですね。
それこそ、逆にこちらが「当たり前」だと思ってしまったのがひとつの問題でしょうか。
論文上は、現象も説明しているのでjamで問題がない。この実験の範囲だけでいえば、遅くなるのはstop-and-goしかないので、「渋滞」でかまわない。日本の道路行政上の定義は速度の値だけで決めるから、道路行政上の「渋滞」と数理モデルで出る「渋滞相」とは必ずしも一致するとは限らない。日常用語はもっと曖昧。jamと渋滞も必ずしも同じものを指すとは限らない。そんな感じですかね。
「渋滞学」でいう「渋滞」なんだよね。そんなの西成さんが作った言葉じゃないかと言われれば、まったくそのとおりで、返す言葉はありません。
ただ、一部で誤解されている理由は主にそこではないとは思います。多くの場合はメカニズムについての誤解があり、「相転移描像」が理解されにくいのだという気がします。
「非渋滞と渋滞は水と氷の関係」というのは、すごくわかりやすい説明だと思ったのだけど、実は必ずしもそうではないらしいということがわかりました。もちろん、それでよく伝わった人もいるわけですが、「わかりやすい説明」と思ってくれる人ばかりではなく、中には「何の関係があるのかわからない」と思う人がいるのですね。だから、「水と氷」なら誰にでも伝わると考えた物理学者はちょっと甘かったのでしょう。
「誤解」のほうが多いのか、「納得」のほうが多いのか、いまいちわからないので、あんまり「誤解誤解」と言わないほうがいいのでしょうけどね。もしかすると、多くの人は納得してくれてるのかもしれないし。
はてなブックマークについたコメントは「納得」が多いです。ただ、「納得したからブックマーク」なのかもしれない。2ちゃんねるはカオスでループな上に、asahi.comの見出ししか読んでない人が多いようなので、気にしすぎてもしょうがない。
3. うーむ — March 10, 2008 @07:59:32
の使い方に大変慎重なんですよね。もっとも某大教授が「博士論文の発表会」で相手の学術分野の基本的用語の概念を全否定する発言をされて大喧嘩になる、なんて実例も知ってますが。”数理モデルに基づく「物理的解釈」がなかなか世間(^^)に受け入れてもらえないので”という書き込みを見ると、その手の無邪気さがちょっと垣間見えた気がします、失礼ですが。
論文を書く際の言葉遣いには基本的に慎重です。僕は生体物質の論文とか地球科学の論文とかもあって、相手側の言葉を確認しています。論文や学術的な議論では言葉を選びますよ。そうでないと、相手側の雑誌に載りませんから。どちらの雑誌に載せるかで、言葉は使い分けます。それは学際研究で論文を書く際の基本です。
ただし、普段は物理の言葉でしゃべりますが。ブログは論文ではないので、物理の言葉のほうが多いでしょう。
それから、「物理的解釈」は言葉ではなく中身の問題です。「物理的解釈」の中身は言葉をどう選ぼうと変わらないですよ。「相転移描像」について、交通工学には対応する言葉がないですから、その部分は物理の言葉です。概念そのものを持ち込むという話なので。
6. うーむ — March 10, 2008 @10:18:18
「生体物質の論文とか地球科学の論文とか」に対するときの慎重さを
「世間(^^)」に対してもってたのかな？というのが正直な疑問なんですが
とりわけ
一般マスコミに流すときには、文字通り世間がどう解釈するか？という話になると思うんですが。
7. disraff — March 10, 2008 @10:30:57
理解の妨げになっているのは、抽象化の訓練をふだんほとんど積んでないため、捨象された部分ばかりに目が行ってしまう事ではないかと思いました。スケーリングしてしまえば同じ、という感覚なども、ある程度慣れが必要なのかも知れません。
もちろんどの程度抽象化できるかは自明ではないのですが。
ところで「水と氷」のアナロジーだと、いかにも「水は冷えれば凍る、といわれてもなぁ」みたいに受け取られそうな気がします。さりとて「ゆらぎが成長するかしないかが何か一つの指標で決定される、日常良く目にするもの」ってとっさに思いつかないですね。
8. ながぴい
— March 10, 2008 @11:21:11
なんてイチャモンをつけるレフェリーはいなかったのですか？
（もちろんこれは冗談です）
9. 早川 — March 10, 2008 @12:13:05
jamでよいという点については、少なくとも我々のグループだけの意見ではないです。むしろ、外国の文献ではjamという言葉が普通に使われています。
物理学者の論文では説得力がないでしょうが、たとえば交通の専門家であるLeutzbachが書いた教科書"Introduction to the Theory of Traffic Flow"では、我々の論文にも引用したTreitererたちの観測について、"shows the build-up of a traffic jam, having no apparent cause"と書かれています。ここでのjamは明らかにわれわれが実験で見たjamと同じものです。だから、教科書レベルでもこの文脈でjamという言葉が使われるということです。
ここには"transition from free flow to traffic jam"という記述もあって、ここだけ見れば言葉遣いはまったく違いません。ただし、このtransitionは「移行」であって「相転移」ではないですが。
だから、jamという言葉の使用については検討したし、問題はないと考えています。もっとも、「ドイツ語から英語に訳したものだから、実はだめ」という可能性がないとはいいませんが。
むしろ、jamは日本語の「渋滞」なのか、が問題ではないかな。その点は少々無頓着だったかもしれないです。
順序としては、(1)論文は英語なのでjamで問題ない(これは充分に検討した)(2)IOPのプレスリリースは論文に即してjamと書かれている(これはLeutzbachの用法などを見るかぎり、問題ない)(3)IOPのプレスリリースを訳すときに、jamを「渋滞」とした、です。問題があるとすれば(3)の部分だと思います。
IOPのプレスリリースはこちらで翻訳したのですが(IOPが、翻訳して日本のプレスに送ってくれと言ってきたので)、その際にjamを機械的に「渋滞」と訳したわけです。しかし、traffic jamの訳語は必ずしも「交通渋滞」とは限らないのかもしれない。
ただし、Leutzbachを日本語訳するとしたら、この部分は「交通渋滞」と訳すだろうとは想像できます。
言葉の問題はそういう感じ。
今回の論文でjamではなくcongestionという言葉を使うべきという意見には、そういう意味で同意しかねます。Leutzbachに従うなら、むしろjamが正しいと思いますが、congestionでいけないかどうかはわからない。感じとしては、stop-and-goがあるのでjamのほうが適切なのでは。
一方で「渋滞」という言葉の使い方が無頓着だったかもしれないとは思います。
11. e10go — March 10, 2008 @13:35:38
http://dictionary.goo.ne.jp/search.php?MT=%BD%C2%C2%DA&kind=jn&mode=0&kwassist=0
http://www.kajima.co.jp/cgi-bin/logistics/navi.cgi?start=21&Category=yuso
だったら、科学用語としての「渋滞」を定義すれば良いんじゃないの。
こんなの、先に定義したもん勝ちだと思うけど。
もっとも定義していても、論争は起きていたでしょう。人によって渋滞の意味が違ってるからねえ。
しかし、科学用語として定義する意義はあると思います。
12. 技術開発者 — March 10, 2008 @14:24:50
法律なんかでは、その時社会にできている言葉はかえって避ける方向で用語を作ったりしますね。社会でネズミ講が流行って問題になると「無限連鎖講防止法」ができたり「押し売り」や「マルチ商法」が流行ると「訪問販売」「連鎖販売」なんて言葉を定義して法律にして、その法律の説明の時に「いわゆるネズミ講」「いわゆる押し売り」「いわゆるマルチ商法」と説明する訳です。これは、社会で使われる言葉がその表す範囲を広くしたり狭くしたりしていく流動性があるということで、法律が振り回されないための知恵なんですけどね。
法律の用語で最も便利なのが「特定」という言葉です。これは「この法律の中で定義するよ」という意味です。そのため「労働安全衛生法」における「特定化学物質」と「化審法」における「特定化学物質」は違うわけです。それぞれ法令の別表などに記載されている化学物質がそれぞれの法律における特定化学物質であるわけです。
なんだか、「特定」なんて付けると不便そうですが、慣れてしまうと「特定？どの法律の？」と聞き返す癖ができて返って間違えなくて良いんですね。むしろ消防法とかで「危険物」なんてやられると「塩酸も危険だろ、なんで危険物じゃないんだ」なんて言われて「あくまで消防法の危険物ですから、硫酸や硝酸は酸化性があって火事の危険があるけど、塩酸にはないので」なんて変な説明しなくてはならない訳です（笑）。
いっそのこと、いろんなことに「特定」を付けていきましょうかね。「特定渋滞」なんて書いて、論文の中で「ここでいう特定渋滞とは」なんて説明を入れておく（笑）。
13. いしやま — March 10, 2008 @16:22:21
とりあえず、こんなふうな変な名前で通しておいて、この言い回しが普及した後で「相転移じゃない渋滞ってあるの？」と聞かれたら、「そんなの無いよ」と答えておくとか。
「第二種渋滞」とかね。
e10goさんのリンク先にもありましたが、さまざまな機関がそれぞれに「渋滞」を定義してるわけね。ただ、それらは基本的に「量的」な定義です。
「相転移描像」は自由走行とは質的に違うものとして「渋滞」を位置づけます。その点でまったく違う。「渋滞した」と言わずに「渋滞相にはいった」と言ってもだめかな。「渋滞相」という概念は「量的定義」では出てこないから、混乱しないはずですが・・・
とすれば、コントロールパラメータとして速度を取ることは可能な訳で。
速度をコントロールパラメータにするなんて筋の悪い話だとは思うけど、
臨界点が密度以外のパラメータにも依存する以上は仕方がないというか。
論文は見てませんが（見ても分かるかどうか怪しいですが）、モデルの
無次元化はできないんでしょうか。それとも、パラメータが一つだけに
なるように変換ができ、その一個になったパラメータを「密度変数」と
仮に呼ぶことにした、という意味？
16. たかぎF — March 12, 2008 @17:59:19
http://slashdot.jp/science/article.pl?sid=08/03/12/0736242
ただ、明らかに内情をきちんと理解している人がコメントしてくれているのでありがたい。
昔からわかってるとか新しくないとか言う人は、論文のイントロくらい読んでくれよって感じですが、無理だろうねえ・・。僕ら、10何年もやってるんだから、10年前に話を聞いたという人は僕らの話を聞いてるのよ(^^;
新聞記事だけで詳細な議論ができると思われては困るんですけど。いっそ日本語訳を作るか
18. マンガか — March 12, 2008 @23:04:43
http://traffic.phys.cs.is.nagoya-u.ac.jp/~mstf/sample/ov.html
でいいのでしょうか。
＞最適速度関数を決めてしまえば
とありますが、ここに無限の自由度（パラメータ）があります。そこで
V(b) = tanh(b-2) + tanh(2)
感応度 a
の双方を決めてしまえば、等間隔な平衡解という特殊解の族が１パラメータで表されて、
それの線形安定な解と線形不安定な解とが特異な一点を境にそれぞれ連結に分割されると
いうことのように見えるのですが。
他の単調増加な関数に置き換えて同じ結論が得られるのだとしても、臨界点における車の
間隔が関数に依存していることはほぼ自明かと。関数形を変化させることでも、相転移は
置きますので車の間隔がコントロールパラメータという主張の真意がいまいち掴み兼ねて
います。ま、私の頭が悪いだけかも…
19. マンガか — March 12, 2008 @23:08:16
そうせざるをないと思いますが）相空間の取り方に任意性があると思いますが、
安定性に連続スペクトルが問題になるようなことはあまりない、つまり、臨界
間隔には影響しないと予想できる状況ということみたいですね。
もちろん、曲率を固定しても、それだけで関数形が一つに定まる訳ではないが。
因みに、円周の半径を「一定値」に固定しても、何重にもすることによって、周期を無限に伸ばす
ことはできます。もちろん計算機シミュレーションのときは（恐らく曲率の値は特に考慮せずに）
そうしているのでしょう。「実際の実験でもわざわざそこまでやる必要があるのか？」と言えば、
「そこまでやるほどの問題ではない」と思うけれども、理想を言えば、そういうことのはずです。
モデルと実験とを比較しようと考えた場合に、円周上の実験によって境界条件の設定の任意性を消去しても
モデルの（特に関数形の）設定に任意性が消える訳ではない。円周上で設定をするのは『等間隔な平衡解が
あるから』という（渋滞を理解しようとする側の）都合だと思う。
21. マンガか — March 13, 2008 @06:22:37
関数形を変えたときに「相転移描像自体が相転移するようなことはないのか？」（例えば、
全ての間隔の解が安定化する、あるいは逆に、全ての間隔の解が不安定化する、等の変化は
起らないのか？）が興味深い、と思いますが。
それから、感度(加速度の係数)によっては、密度波の生じない領域もあります。これは現実とはあんまり関係ないでしょうが。
23. JosephYoiko — March 13, 2008 @10:19:53
24. マンガか — March 13, 2008 @12:21:03
つまり、全ての間隔の解が安定になっている。現実と関係がないというのは「我々はそもそも
渋滞に興味があるのであるから、然るに渋滞が起きないような現象には興味なぞない」という
意味でしょうか。しかし、『渋滞が起らない方が望ましい』とも言える訳でして「感度を制御
変数に取ると間隔に依らず等間隔解は全て安定になる」ということには意味があるような気も
しますけど。ま、しかし、感度をあまり極端にすると、現実問題としては渋滞以外の何か別の
支障が発生するので「工学的な観点から渋滞以外の問題で望ましくないのだ」ということかも
しれませんが。
「渋滞発生の相転移に関してパラメータとして間隔を取ることができる」という以上の主張が
いまいち読み取れないのですが。臨界的な状況にあれば別のパラメータでも、当然ですけど、
通常は相転移が起こる訳でして。むしろ「起こらないパラメータとしてこんなものがある」と
いう主張の方が現象の理解としては深まるように思います。それが難しいのは分かりますが、
隠れた対称性の発見みたいな話ですので。そうすれば残った変数が本質的であるという主張が
理論的に可能です。
（私は熱力学に関して全くの無知蒙昧ですので、いい加減ですが。）そこで『何らかのパラメータを
他のパラメータと比べて本質的だ』と主張するには工学的な観点から何らかの定量的な評価を行って
そのパラメータで制御するのが最適であるとか言うしかないような気はしますが。その場合も、本質
的というよりは、（何らかの意味で）最適だという意味ではあります。
26. マンガか — March 13, 2008 @14:51:13
一定になると想定するのは摩擦がない振り子を想定するのと同じで理解する側の都合です。このように理解
するために現実から何かを捨象すると「等間隔平衡解なるもの」を想定することができて、その解が安定に
なる場合もあれば、不安定になる場合もあることになるということなのでしょう。
27. マンガか — March 13, 2008 @14:53:26
正確には「何か」ではなく、「理解するに当たって挟雑物になる様々なもの」をですね。
「何が夾雑物か？」は理解する側の都合に依存しますけど。