多維的網(wǎng)絡(luò)的啟發(fā):少即是多

堵車的時(shí)候,政府是不是應(yīng)該多修路?路多了,是不是就沒(méi)那么堵了?

科學(xué)家的答案是否定的。有時(shí)候,路變少了,交通反而更順暢。

1案例

你要是不太相信的話,我先和你分享一個(gè)真實(shí)的案例。

在韓國(guó)首爾有一條橫貫市中心的河流叫清溪川。

清溪川原本被一條高架橋所覆蓋,2003年的時(shí)候,首爾政府將高架路拆除,讓這條河流重見(jiàn)天日,并把它變成了一座都市里的水岸公園。

這個(gè)改造工程當(dāng)時(shí)引起了很大的爭(zhēng)議。反對(duì)者說(shuō),清溪川高架路是首爾的交通大動(dòng)脈,每天要經(jīng)過(guò)17萬(wàn)輛車。首爾本來(lái)就很堵車了,拆掉高架路肯定會(huì)讓首爾的交通更加惡化。

但是索爾政府還是力排眾議,把高架路給拆了。

拆除以后,奇怪的事情發(fā)生了,首爾市中心反而不堵車了。

當(dāng)時(shí)主持這項(xiàng)工程的首爾市長(zhǎng)李明博,因?yàn)檫@項(xiàng)政績(jī)受到民眾的歡迎,后來(lái)還當(dāng)選為韓國(guó)總統(tǒng)。

2WHY

為什么拆了一條路,反而不堵了呢?原來(lái),秦西窗高架橋拆除后改變了人們的出行習(xí)慣。

原來(lái)大家都擠在高架橋的路上,因?yàn)樗臁虿鸬粢院螅蠹揖腿プ邇砂兜慕值儡嚵鳎炊枭⒘恕?/p>

美國(guó)紐約也有類似的例子,有一年的世界地球日,人們?cè)诘?2號(hào)大街上組織游行。紐約市政府禁止機(jī)動(dòng)車在這條道路通行。難以置信的是,周圍的交通狀況反而更好。

這兩個(gè)例子都是關(guān)掉道路交通,反而改善的情況。那么你會(huì)想:有加條路后反而更堵車的情況嗎?也還真有,在德國(guó)有一個(gè)城市叫斯圖加特。

這個(gè)城市曾經(jīng)想通過(guò)添加一些道路,來(lái)解決交通不順暢的情況。結(jié)果造成了令人意外的大堵車,直到把新修的這些道路重新關(guān)閉以后,這個(gè)城市的交通狀況才恢復(fù)了正常。

3布雷斯悖論

剛剛講的這個(gè)現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)科學(xué)里被稱為布雷斯悖論。

布雷斯是一位德國(guó)的數(shù)學(xué)家,1968年的時(shí)候,他在一篇叫做交通規(guī)劃悖論的論文里,給這個(gè)現(xiàn)象給出了數(shù)學(xué)的證明。所以后人把多修路多添堵的現(xiàn)象,命名為布雷斯悖論。

4傷感的北京

大家都知道,北京很堵車,這就是布雷斯悖論,在現(xiàn)實(shí)中的極端情況。

北京的主干道都是環(huán)路從二環(huán)三環(huán)一直修到了六環(huán),那么自然形成的路網(wǎng)可不是這樣的。

比如說(shuō)歐洲的很多城市,他的道路是網(wǎng)狀的縱橫交錯(cuò)而,環(huán)路都是人為設(shè)計(jì)的,是建國(guó)初期我們從蘇聯(lián)老大哥那學(xué)來(lái)的(讓蘇聯(lián)大哥背鍋鍋吧)。

設(shè)計(jì)者其實(shí)想的很周到,他想原有的路我都保留,在此之外,我再加幾條又寬又直的環(huán)路,這樣交通不就更方便了嗎?

而且環(huán)路使沿著市中心往外修,還可以加強(qiáng)市中心和外圍的聯(lián)系,環(huán)路本身又相對(duì)封閉,可以快速同行,你看這是不是一個(gè)精妙的設(shè)計(jì)。

但實(shí)際情況呢,就是堵車環(huán)路進(jìn)出口有限,在這些地方容易形成擁堵,更重要的一點(diǎn)是,人們無(wú)論去哪里,都習(xí)慣先上環(huán)路,再去輔路,所以環(huán)路常常都變得非常的擁擠。

5大概率事件的啟示

你可不要以為這是個(gè)小概率事件。

科學(xué)家用計(jì)算機(jī)模擬證明,在網(wǎng)絡(luò)生長(zhǎng)的過(guò)程中,布雷斯悖論出現(xiàn)的概率高達(dá)50%,也就是說(shuō),只要你在網(wǎng)絡(luò)里增加一條路,有一半的可能性會(huì)弄巧成拙。

布雷斯悖論給我們一個(gè)什么樣的啟示呢?那就是在一個(gè)系統(tǒng)里,增加更多的資源或選擇,未必是一件好事。

然后,我們就通過(guò)幾個(gè)例子來(lái)解釋下原因。

6兩個(gè)例子

1、比如說(shuō)一個(gè)足球俱樂(lè)部引,進(jìn)了一個(gè)大牌球星,大家都指望球隊(duì)能夠贏更多的比賽。

結(jié)果,整個(gè)球隊(duì)的表現(xiàn)卻讓人大失所望,這是為什么呢?

其實(shí)不是因?yàn)樾碌膱F(tuán)隊(duì)需要時(shí)間來(lái)磨合,而是因?yàn)閺慕叹毜疥?duì)友,都對(duì)這名球星產(chǎn)生了過(guò)度的依賴,反而影響了全隊(duì)能力的發(fā)揮。

剛才講的是比賽,我們?cè)賮?lái)看一個(gè)生活中很常見(jiàn)的場(chǎng)景,男孩跟女孩搭訕。

2、在電影《美麗心靈》里邊有這么一段故事:數(shù)學(xué)家納什和他的哥們兒們到酒吧、喝酒,看到了一群女孩。

那時(shí)就和他的哥們商量說(shuō),如果我們都去追里邊那個(gè)最漂亮的女孩,肯定是自相殘殺,最后可能誰(shuí)也沒(méi)戲。

等到那個(gè)時(shí)候,我們?cè)偃プ匪磉叺钠渌⒌脑挘@些女孩誰(shuí)也不會(huì)再搭理我們了,因?yàn)闆](méi)有人愿意當(dāng)備胎。

所以最好的方法是我們達(dá)成一個(gè)兄弟協(xié)議,誰(shuí)都不要去追那個(gè)最漂亮的,這樣,我們誰(shuí)也不會(huì)攔誰(shuí)的道,也不會(huì)讓其他女孩難堪。

這就是讓我們今晚都有收獲的唯一方案。

你看,這就是數(shù)學(xué)家的智慧。

7優(yōu)化配置

為什么增加新的資源和選擇,會(huì)把好事變壞事?

這是因?yàn)樾碌耐ǖ来蚱屏嗽械木W(wǎng)絡(luò)的均衡,讓網(wǎng)絡(luò)過(guò)于依賴,這樣一個(gè)新的通道,最終降低了網(wǎng)絡(luò)效率。

那么怎樣才能提高網(wǎng)絡(luò)效率,避免布雷斯悖論呢?

一個(gè)思路是借助計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)。

有研究者用公交一卡通的數(shù)據(jù),對(duì)北京市的路網(wǎng)交通的情況進(jìn)行了計(jì)算機(jī)建模。

他發(fā)現(xiàn),如果優(yōu)化公交線路,可以把北京高峰時(shí)期的路況通行量提升10%到15%。

這意味著什么呢,這就相當(dāng)于在咱們北京新建了2到3條地鐵,相當(dāng)于節(jié)省了6000億到1000億的交通建設(shè)投資。

你看利用大數(shù)據(jù),優(yōu)化資源的配置,也能達(dá)到提升網(wǎng)絡(luò)效率的效果。

8仿生設(shè)計(jì)

要避免布雷斯悖論,還有一個(gè)思路是采用仿生設(shè)計(jì),我們把目光投向自然界,向自然界中的網(wǎng)絡(luò)去學(xué)習(xí)。

跟大自然相比,我們?nèi)祟愒O(shè)計(jì)出來(lái)的網(wǎng)絡(luò)都太年輕簡(jiǎn)直就像是嬰兒的涂鴉之筆,而自然界的網(wǎng)絡(luò),都是經(jīng)歷了幾十億年進(jìn)化,形成的更像是藝術(shù)大師的杰作。

在自然界優(yōu)勝劣汰的過(guò)程中,只有高效率的網(wǎng)絡(luò)能夠幸存到今天。

比如說(shuō)在我們每個(gè)人的身體里邊,就有這么一個(gè)值得效仿的網(wǎng)絡(luò)——那就是我們的血管。

人體的血管有9萬(wàn)多米長(zhǎng),可以繞地球兩圈半,他負(fù)責(zé)把營(yíng)養(yǎng)、氧氣和蛋白質(zhì)準(zhǔn)確的供給給我們身體里的37萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞。

9多維的網(wǎng)絡(luò)

1、那血管網(wǎng)絡(luò)為什么能這么高效呢?

這是因?yàn)檠茉谏眢w里的分布是立體的,他布滿我們的全身,而不僅僅是在我們的皮膚表面。

但是,如果看城市,你會(huì)發(fā)現(xiàn),盡管我們有地鐵、有高架橋,但是絕大部分的交通都集中在地面上。

換句話說(shuō),我們的城市交通主要是二維的,而血管系統(tǒng)是三維的,所以血管是一個(gè)比道路神奇得多,也高效得多的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。

道路設(shè)計(jì)師在研究我們?nèi)说难埽髨D從里面尋找路網(wǎng)設(shè)計(jì)的靈感。

自然界的網(wǎng)絡(luò)還給了我們另外的一個(gè)啟示,那就是我們不能把網(wǎng)絡(luò)看成一個(gè)機(jī)械的系統(tǒng),而應(yīng)該把它看成一個(gè)活生生的有機(jī)體。

2、比如說(shuō),我們眼中的森林就是地面上的那些樹(shù)樹(shù)和樹(shù)之間,看不到什么聯(lián)系。但實(shí)際上,森林就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

因?yàn)樵谖覀兛床灰?jiàn)的地下有一個(gè)龐大的真菌網(wǎng)絡(luò),把所有的樹(shù)木連接在一起。

這個(gè)地下網(wǎng)絡(luò)在樹(shù)木之間分配水、碳、氮這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)還讓樹(shù)和樹(shù)之間實(shí)現(xiàn)溝通和互助。森林中的幼苗和受傷的樹(shù)木,在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中會(huì)受到格外的關(guān)照,這就是森林深深不息的奧秘。

因此,要提高網(wǎng)絡(luò)效率,車聯(lián)網(wǎng)也是一個(gè)未來(lái)的方向,兩車與車之間對(duì)話協(xié)商路線就會(huì)極大地提升出行的效率。

10布雷斯悖論的啟發(fā)

布雷斯悖論告訴我們

1、在系統(tǒng)中增加新的資源和選擇,不見(jiàn)得是一件好事兒。

2、大自然是最好的設(shè)計(jì)師,我們應(yīng)該向大自然學(xué)習(xí)。

總結(jié):

在網(wǎng)絡(luò)中增加一條通道,可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)于依賴這條新通道,反而降低了網(wǎng)絡(luò)效率。

而在我們的工作和生活中,是否也有方法達(dá)到——少即是多?


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作者茶壺:chahushui

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