失控启示录4:布雷斯悖论

这篇文章发布于 2018年11月1日,星期四,2:14 下午,归类于 名作启示录, 失控。 阅读 1213 次, 今日 1 次

 

了解布雷斯悖论

所谓“布雷斯悖论”,指的是一个交通网络上增加一条路段反而使网络上的通行时间增加的现象。

因为最终的结果有悖常理认知,所以称为悖论。按照常理,路越多,交通应该约好,但实际不是这样的。

我们不妨看下面这个场景:

上班道路两条

从我老家到上海张江镇有两条路,其中每一条路都有一段比较容易拥堵的路段,通行时间和同时运行的车辆成正比,比例系数是100,也就是如果有100辆车通过,则走过这段路的时间是1分钟,如果是1000辆汽车,则需要10分钟。而快速路宽阔畅通没有红绿灯,因此时间固定,都是30分钟。

在节假日高峰的时候,有4000辆车行驶在道路上,由于两条路路况类似,行驶时间也差不多,因此,网络自我调节后,走上面路线的车辆和走下面路线的车辆会一样多,都是2000辆车。此时,两条路线的通车时间分别是:

2000 / 100 + 30 = 50分钟

30 + 2000 / 100 = 50分钟

后来,政府引进了新技术,在两个枢纽之间修建了一条真空管道道路,时速上千公里,不会堵车,只要2分钟就能通过,驾驶体验极好,如下图示意:

上班道路新增了一条

这条新路的消息震惊全国,所有司机都知道,然后,就来事了。同样是节假日高峰,有4000辆车行驶在道路上,结果因为有这么一段很好开的道路,有3000辆车选择走“罗山枢纽”到“申江枢纽”,结果,这3条道路的通行时间(从上往下依次)变成了:

3000 / 100 + 30 = 60分钟

3000 / 100 + 2 + 3000 / 100 = 62分钟

30 + 3000 / 100 = 60分钟

原本的道路通行时间从50分钟变成了60分钟,而中间的捷径也要花费62分钟,居然是最多的。

这就是“布雷斯悖论”,明明新增了一条高质量的道路,结果整个网络的拥堵进一步增加了。

布雷斯悖论产生的原因

人这种动物是趋利的,且作为个体身在网络中是无法窥探全局的,因此,其决策都是基于自身利益考虑。新建了一条快速的捷径,于是纷纷走这条路,结果造成了更大的拥堵。

记住这句话:个体聪明选择的汇总,其实并非最优解!

如果我们所有的汽车都是无人驾驶,机器计算,则能迅速计算出最优路线,做出网络效率最大化的决策,避免无谓的拥堵,提高整个城市的生产效率,人类的生产效率又会上升一个台阶。

布雷斯悖论的案例

案例1:德国斯图加特

德国斯图加特

1969年德国的斯图加特市添加了一条新道路,就是为了解决交通不顺畅的老毛病。没想到却得了反效果,交通状况更是恶化,堵得水泄不通。绝望的政府只好把这些路段去掉,交通才得以恢复原状。

后来许多大城市就参考这个理论来制定了政策,把“多余”的路封掉,从而提高道路网络的整体效率。

案例2:纽约第42号大街世界地球日活动

纽约曼哈顿42号大街

在1990年世界地球日当天,纽约市政府就决定关闭最繁忙的路段第42号大街。当时纽约的媒体和市民直接炸开了锅,都认为政府脑子是不是锈了。对本来就堵成沙丁鱼罐头的纽约市来说,这无异于雪上加霜。有人甚至直接唱衰,预言那天将会是“世界末日”。但让人意外的是,地球日如期而至,拥堵却没有发生。

案例3:韩国清溪川

韩国首尔市中心就有一条名为清溪川的河流,全长10.84公里,总流域面积达59.83平方公里。

但你可能有所不知,这条清溪川原本竟是一条6车道的高速公路,每天都要承载16万8千辆车(见下图)。

清溪川高速

把这条高速公路改成河流之后,首尔交通不但没有变堵,反而是得到了极大的疏通。

更衍生的案例

布雷斯悖论不仅适用于交通网络,其他很多网络系统中也经常存在,例如下面一些案例。

案例1:篮球界的尤因理论

一支篮球队可以看做是一条得分线路的网络,每条路径的效率都不同。然而,当这只队伍有明星球员加入时,反而会降低整个球队的整体效率。因为过度利用明星球员的“这条捷径”,可能会导致更糟糕的结果出现。

在竞技体育届的布雷斯现象,甚至还有了另外的代名词“尤因理论”。这源于1999年尼克斯队与步行者队的传奇一战。

尤因

当时尼克斯队的最强球员帕特里克·尤因发生了意外,跟腱撕裂,无法比赛。遇到这种情况,大家都直言尼克斯队怕是要凉了。但是到最后尼克斯居然还是以4:2的比分赢得了比赛,顺利晋级NBA总决赛。

原因在于:球队就是因为知道利用明星球员这条线路能够提高获胜几率,打出高分。然而,这条路有时也会变成那条被“自私的司机”塞满的“捷径”。

案例2:更好防护降低抵抗传染病的总收益

更好防护条件导致更传染病的流行范围和系统的总收益更差了。

例如某一种抗生素杀菌效果很好,于是人群纷纷使用这种抗生素,这就好像汽车司机纷纷选择一条捷径一样,结果导致整个群体对于细菌的抵抗力是下降的,总体收益变得更差了。

案例3:及时灭绝某些生物改善生态系统

挽救食物链系统的其中一个方法就是让那些注定灭绝的物种及时灭绝,可以阻止继发性灭绝,改善整个生态系统。

这也是布雷斯悖论,通常我们认为保护生态系统的方法是保护病危动物,但是,有时候,反而及时让某些注定灭绝的物种及时灭绝,反而可以阻止继发性灭绝,改善整个生态系统。

这有些类似于用“以火灭火”的方法消灭草原大火或森林大火,当大火开始蔓延,要烧光整个草原的时候,我们可以在火势前进路线之前提前放一把火,烧出一条足以阻隔大火蔓延的隔离带,这样,火势就会停止进一步蔓延。

以火灭火

结语

布雷斯悖论是一个对人很有启发的现象,个体聪明选择的汇总,其实并非最优解。有些看似收益的布局增强,对于整体而言,说不定带来了更大的损失。

以系统和整体的视角看待问题,我们的认知和眼界就会变得大不一样,也更能做出更好的决策。

(本文完,本系列未完)

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  1. 励志语录说道:

    很清晰,看懂了

  2. 阿桂屋说道:

    来见识下技术大神