圖片來源：unsplash+
撰文 | 艾莉森·帕歇爾（Allison Parshall）
翻譯 | 巢栩嘉
從高空的飛機上俯瞰，高速公路上行駛的汽車就彷彿行進的蟻群。然而，現實中的蟻群不會像汽車一樣陷在走走停停的交通中。目前，很多研究者正在研究這類昆蟲的合作策略，以改變自動駕駛汽車的演算法，避免交通擁堵。
當高速公路上的車輛密度增加時，車輛的流通性就會不再穩定。日本東京大學（University of Tokyo）致力於研究交通擁堵問題的數學物理學家西成勝博（Katsuhiro Nishinari）表示，當高速公路車道每1.6千米有大約15輛車時，司機的一次剎車就有可能引發一場擁堵。他還提出“這是一種相變現象”，就像將水從液態變成固態一樣。
西成勝博早前的一些研究表明，覓食的蟻群即便是在較高的密度下依舊能順暢前行。所以，它們的秘訣是什麼？近期，在一篇發表於《交通研究跨學科視角》（Transportation Research Interdisciplinary Perspectives）的論文中，一些研究人員記錄了凹臭蟻屬（Ochetellus）螞蟻覓食時的行為，並藉助一些交通工程模型進行了分析。他們發現這些螞蟻之所以沒有擁堵困境，是由於它們會以3至20只為一組，組成一個小隊，並在前進過程中始終保持間距，速度幾乎恆定且從不“超車”。
相比之下，司機們在高峰時段很少能按照這樣的規則駕駛。研究的共同作者、義大利特倫託大學（University of Trento）可持續工程研究員尼古拉·普尼奧（Nicola Pugno）指出：“我們都在追求個體利益最大化，這正是為何我們有時會突然陷入交通擁堵中。”不過，未來自動駕駛汽車如果能夠普及，它們將擁有相互協作的能力。在一種未來設想中，自動駕駛汽車可以透過與附近的車輛共享資訊，最佳化交通流量。研究人員提出，或許可以優先考慮保持恆定的速度和車距，以及在公路上不超車來防止擁堵。
這樣的車輛網路可以類比在小徑上行進的螞蟻，螞蟻在互動時會利用氣味來協調行為。美國加利福尼亞大學洛杉磯分校（University of California，Los Angeles）螞蟻行為的研究者諾亞·平特-沃爾曼（Noa Pinter-Wollman，並未參與這項新研究）說：“其中並沒有領頭者”，不過這樣的組織形式還是形成了。西成勝博（並未參與新研究）表示，在蟻群行進和車輛交通中，這樣的分散式系統可以“非常強大”且具有韌性。
平特-沃爾曼指出，儘管螞蟻群可以實現很多汽車司機——甚至是自動駕駛汽車——無法做到的事情，不過螞蟻會根據需要拓寬前進時的道路，但被困在高速公路上的司機卻對此無能為力。在狹窄的通道里，這類昆蟲有時也會出現擁堵，但為了讓隊伍繼續前進，“它們會另闢蹊徑從天花板上走”。此外，螞蟻不會像汽車一樣發生碰撞，但它們可以從彼此身上爬過去。
西成勝博指出，為了避免造成交通堵塞，汽車司機至少可以從螞蟻身上學到一個經驗：不要跟車太近。透過與前車保持一定距離，司機可以在密集車流出現一波剎車時保留緩衝的餘地，避免其被放大成一場來由不明的“幽靈”大擁堵。“只要保持車距，”他說，就能有助於交通順暢。
本文選自《環球科學》2025年4月刊“前沿”欄目。
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