西成活裕のレビュー一覧

渋滞学（新潮選書）

ＮＨＫ「視点・論点」で著者を初めてみた。テーマはもちろん「渋滞学」について。
高速道路で渋滞が発生するメカニズムを、１０分という短い時間で簡潔に話していて、その「渋滞学」という耳慣れない言葉と、身近さに引かれ、著者にも関心をもった。

そこで一番興味深かったのは、高速道路で渋滞しないための策が「やさしい運転をすること」だという。
つまりごく簡単に言うと、高速道路ではある一定の車間距離より間隔が短くなると、前の車両のブレーキングなどが微妙に直後の車両の運転に影響を与え、余計な減速や加速が繰り返され、それが後続へと連なることでダンゴが発生するのだという。
そこで前へ詰めるのではなく、前の車両とは余裕をもって距離をあけることが、一見、車列が延びて渋滞がひどくなるような気がするが、逆にマクロで見るとかえってスムーズに運転できる結果となるのだという。

オンエアや本書ではもちろん、学術的な論拠も示されており、きちんと自然科学的アプローチから渋滞という現象が解析されている。一方、車の渋滞をはじめとした身近な現象の原理で、いまだ論理的に未解決なものが多いという。
本書では我々の日常のまわりから多くの「渋滞」現象を取り出し、笑うくらい身近なところからも、まじめに学問している。硬と軟、まじめと遊びが絶妙にブレンドされている。研究者らしからぬ“サービス精神”を感じた。著者はメディア向け？なのかもしれない。
（2007/9/10）

とんでもなく役に立つ数学

もともと理系だったので、懐かしく思いながら読んだ。数学も本書のような導入から入れると、もっと親しみがわき、好きになる人が増えるのだろうな。子どもが大きくなったら勧めたい。

無駄学（新潮選書）

資本主義とは何ぞや。経済成長の行き着く先は？ 最終的にそこまで考えてしまう無駄学。私達は、とても深刻な問題を抱えているということを実感しました。
工場での経験談だけでなく、実際の生活に根ざした話も多数含まれています。読んでいると、『足るを知る』という言葉を思い出しました。実生活にすぐ反映できそうな学問です。

とんでもなく面白い 仕事に役立つ数学

４元数が一番気に入りました。それを考えたのがハミルトンというのが、量子力学との関連性を示唆していました。私の考え違いかもしれませんが。。。２番目は固有値です。このように考えることができることを知って、とても奥が深いと感じました。

とんでもなく面白い 仕事に役立つ数学

かなり面白かったです。固有値、テイラー展開あたりは、随分久しぶりでしたが、使い方が分かると面白さが深く感じられます。

とんでもなく役に立つ数学

思った以上に素晴らしい本だった。
数学→物理→工学→実社会という実益の流れを水の大循環に例えた一節は、「なるほど！」と感心。セルオートマトンの有用性も目からウロコだし、渋滞のモード変化を「相転移」に例える表現も秀逸。
「数学なんて、何の役に立つの？」という学生の疑問に具体的且つ判りやすく答えている名著だと思う。

とんでもなく役に立つ数学

車間距離を40ｍ以上とると渋滞は緩和される理論を提示した「渋滞学」のように、数学は身近な問題を解決するのにすごく役立っていることが、数学を理解していない人にでも分かる。こんなに理解できるなら、理系に進めば良かったと勘違いしてしまうほど(笑)

数学を暗記科目のように解いていたけど、中の理論ってすごく魅惑的だ。ずっと数学に片思いしていると思う。粘り強く解き続けるど根性さと、直感の発想力で、数学を愛する男の子に恋してるのかも。

でも、数学でもどうしても解けない自己言及のような「不完全性定理」や、「非線形」の問題もあり、そういうところもおもしろい。


微分・積分の意味が分かっただけでも、かなり読んだ甲斐があった。
(微分とは、細かく分ける作業で
積分とは、それを積み上げていく作業
つまり、スローモーションのように時間を細かく区切って、小さな変化を積み重ね、未来を予測していく、計算方法だ。)

渋滞学（新潮選書）

理学と工学をまたぐ学際的な研究と人材の重要性について、この頃から提唱していたのですね。

著者は領域横断に活躍したフォン・ノイマンに憧れていたのだろうか？セルオートマトン、ゲーム理論とノイマンにちなんだ話題が多い。

ウィーナーの『サイバネティクス』やサイモンの『Artificial』を読んでいるような感じ。

渋滞学（新潮選書）

「渋滞学」なる学問があるとは知らなかったので、手に取った本。

　第一章「渋滞とは何か」は渋滞自体の説明というよりは、渋滞を説明する理論及び用語の説明が多く見られる。
　「ホースで水を撒くときに先を細めると勢い良く水が出るが、人間の場合は当てはまらない」という誰にでも想像できる例をうまく用いて、物理学に疎い人でも容易に読めるように見事に書かれている。この他にも、慣性の法則、作用＝反作用の法則を用いて人と水の違いを説明したり、管の中を通る空気の流れも超音速になると管を細くすると遅く、細くしなくても外部から温めると遅くなるという事を、人間は興奮・パニックに陥ると「人の温度」が上がり流れの速度が遅くなるという説明につなげたりとユニークである。
　現実を表す「良いモデル」として、更に渋滞の説明にも役立つASEP(Asymmetric Simple Exclusion Process:非対称単純排除過程)という、セルオートマトン法の一種の解説がなされている。

　第二章は、年間約12兆円という経済損失を発生させている交通渋滞が起きる原因を考察している。
　高速道路で渋滞が起きる原因の第一位は「サグ部・上り坂」であり、すぐには気がつかない程ゆるやかな坂道の為に自分と、その後ろにいる車がどんどん減速してしまい、ブレーキを踏む強さもどんどん大きくなってゆくという連鎖反応で渋滞が発生するのだという。
　交通の流れを分析する際に「基本図」が使われ、渋滞していないときのデータは右上に伸びる直線となり、渋滞が発生する所(右下がり:渋滞への相転移が見られる)を見ると、車間距離が40m以下(急ブレーキを踏んで止まれる制動距離)になった時が渋滞になるという。そして、この状態でも自由走行の80km/hを保っているのを「メタ安定」といい、通常10分程度しか持たず、渋滞に変化してしまう。
　このメタ安定が現れやすい道路がサグ部であり、これ以外にもカーブ(見えづらい場所にあるとき:夕方の西日の影響)、トンネル(暗さ・閉塞感・水が溜まらないよう為のサグ:夜よりも昼のトンネルのほうが渋滞が多い)、合流部(ただし「弱いメタ安定状態」という60km/hで走れる状態が続くことがある)が主な地点である。また、混んできた時は追越車線でなく走行車線を走った方が良い、というお得な情報が明かされている。
　この本が出版される8年前は、料金所が高速道路で渋滞が起きる原因の第であったらしく、それを解決したのがETCの導入であったそうだ。その効果を認める一方で、個人負担が未だに高額であること、ETCゲート通過時に速度を20km/h以下に落とさなければならないという課題が解決される必要があると述べている。
　都市交通における基本図は台形をしており、ボトルネック型と呼ばれている。青信号に変わったときに自分が動ける番になるまでには、車一台あたり1.5秒かかることや、よく赤信号に引っかかる人は速度を落とすと解消できる可能性があること、先日日本でも導入されたラウンドアバウトは、交通量が適度に少ない時に最も効果があると述べられている。

　第三章は人の渋滞についてである。
　明石歩道橋事故の事例を参考に、通常人間は自己駆動粒子として振舞っているが、集団が極端な密着状態になっているとニュートン粒子として振舞うようになってしまうという。そして、群衆の状態は動因によって「会衆」「モッブ」「パニック」の三つに分けられている。
　超満員の電車から一斉に出ようとすると詰まってしまう(ボトルネック)構造を「アーチアクション」といい、眼鏡橋はこれを応用している。避難の際に発生するボトルネックは「ミンクの実験」でも追試が行われれおり、競争でなく譲歩し協調することが大切であることを示している。
　航空機からの避難には、90秒以内に脱出が可能でなければならないという基準があり、実験ではドアの幅が約70cmより広いと競争し、狭いときは譲歩協力したほうが早く逃げられるという結果になったという。さらに、競争しながら逃げている時には、避難口の付近にわざと障害物を置くことで避難時間が短くなるという、意外な結果がある。
　パニック状態でないときの移動では、お互いに衝突を避けようとして自然に進行方向ごとのレーンが発生し、そのレーンがどちらの向きになるのかはその国の走る方向と一緒だという。また、駅構内において歩行速度が遅くなるところでは、周囲に気を配れることもあり広告をみる機会も多くなるため、近年注目されているという。

　第四章はアリの渋滞の話である。
　アリは車と違い、自分と仲間のフェロモンを利用して移動することもあり、お互いの距離が近いほうが早く動ける、適度に混み合ってくると通常動きが遅い先頭のアリが早く動けるようになる(列が長いので末尾のアリのフェロモンを嗅ぎつけるようになるため)という筆者の推測がなされている。
　アリも渋滞問題を抱えていたこと自体初耳だったこともあり、興味深い章だった。今後の研究に期待したい。

　第五章は幅広い領域における渋滞問題を考える章である。
　インターネットの渋滞は、大量のパケットが「ルーター」という交差点に集中することで引き起こされるが、車が交差点で待たされるのに対し、パケットは物理的実体がないため渋滞すると捨てられるという違いがある。現在、輻輳状態に応じてウィンドウ数(ホストが一度に送り出すパケット数)を変化させる制御を効率的に行うための研究が行われているという。
　粉粒体は一つ一つは固体だが、ある程度集まると液体の動きもするようになる(例:アリジゴク)。砂時計で1分を測るための理論的な計算、ブラジルナッツ現象のメカニズムの解明が、まだ出来ていないという事実があるが、その理由には遠くの場所まで瞬時に情報を伝える「非局所性」(例:金属の玉のおもちゃ)と、三つ以上の物が同時に衝突する際にはその動きを予測できない「多体衝突」(例:ビリヤード・カーリング)による「非可換性」(順序を入れ替えると結果が異なる事)によるもと述べられている。
　乗り物の渋滞についても触れられている。電車や地下鉄で「時間調整のために停車」しているのは、四章のアリと同様に、ダンゴ運転状態となり渋滞が発生してしまうのを防いでいる(先頭はギュウギュウ詰めで乗り降りに時間がかかるが、末尾はガラガラですぐに発車できてしまう)、エレベーターが勝手に動くのは「群管理」が行われているため、飛行機が離陸許可を得るのに時間がかかるのは、「滑走路の奪い合い」と「航空機が使える空域が限られている」という大きく二つの理由によるものだという。

　第六章はこれからの渋滞学をどう考えるかという話である。この章には日本の理科系大学の未来の展望と、数学の重要さが分かる情報が豊富に載っているので、「数学を勉強して何になるんだ！」という人こそ読むべきだと私は思う。
　ネットワークをつながりの様子によって分類することをネットワークの「トポロジー」といい、本章ではバス型・リング型・スター型の3種類が説明されている。この考え方は高速道路の建設(首都高速道路とその他の関係)や航空機の路線(高い空港使用料を取るか否かで直通・乗り継ぎに分けている)にも応用されている。
　ある程度ランダムな繋がりのネットワークの中に、実は多数の接続を持つ中心的な役割をもつものが少数存在するネットワークを「スケールフリーネットワーク」というが、これは現在悪意のあるネットワーク攻撃にどこまで耐えられるか研究が進められているという。
　何でもコンピューターで計算するのではなく、数学的に「紙と鉛筆で」計算しておおよその値を算出してからコンピューターで計算し、さらにその結果を「紙と鉛筆で」計算するという、得られた結果を要素還元的なアプローチをする重要性を、カオス理論である「パイこね変換」の例を用いて解説している他、大学が独立行政法人化している昨今だからこそ、一見お金にならないような数学の基礎分野の研究を国がサポートするべき、理学部と工学部の乖離化が進んでいる今は、両分野を修めた人材が育つことが望まれると述べている。

　興味本位で手に取った本が大当たりだったときの喜びは、どう書き表して良いのかわからなくなる。この本も、その一冊だ。

自分用キーワード
定量的　定性的　自己駆動粒子系　臨界状態　臨界密度　相転移　待ち行列理論(リトルの公式)　(非)平衡状態　プラトーン走行　映画『スピード』　スルーバンド:グリーンウェーブ(信号機)　個別要素法　ル・ボン『群集心理』　建築基準法施行令(長さ60mを越える地下道では直通階段が設置されている)　二方向避難の原則　ハリネズミのジレンマ　自発的対称性の破れ　ボトルネックでの振動現象
Swarm Intelligence　ブラジルナッツ現象　排除体積効果　跳ね返り係数　in vivo(in vitro)　ロードプライシング　ルーティング問題　ワッツ「スモールワールド」(たった6人を通して世界はつながる)　パイこね変換　

とんでもなく役に立つ数学

「とんでもなく役に立つ数学」
教科書からリアルな世界へ。わかりやすくて誰でも使える！


本書は「数学で世界をより良くしたい」と本気で考え、実際に取り組んでいる東大教授・西成活裕が、高校生と共に、数学を使って世の中の問題を解決していこうと、アイディアを展開していく4日間の授業を収録したものです。


例えば、「高速道路では、どのくらい車が密集すると、渋滞が起こるのか？」これは西成教授が研究されている渋滞学です。教授のもう1つの研究分野である無駄学も非常に面白いんですが、ここでは、私達にとって、馴染み深く厄介な渋滞について。


実際の答えは「1km辺り25台、車間距離では40mが臨界密度」となります。つまり、「1km辺りに25台以上の車が密集すると、渋滞は起こります。しかし、1台1台がちゃんと40m間隔をキープ出来れば、渋滞は起こりません」ということ。車間距離40mは後ろにつく車にすれば、どうしても車間を詰めたくなります。しかし、一見得に見えるその行為をすることによって、結局は損をしてしまうわけです。また、1台の車が車間距離を取ることでも、渋滞を防ぐことが出来ます。


現在も研究と実験が続けられている渋滞学ですが、ここで言えるのは、集団の力でも個人の力でも渋滞を無くすことが出来る、ということです。渋滞という現象を数学に落とし込むことで、初めて私達の生活に希望が見えてきます。ちなみに、大活躍してくれる数学は「セルオートマトン」です。この一例以外にも、興味深い題材を扱っています。特に、資本主義の話はとても面白いです。


銀行は利子をつけ、企業にお金を貸します。儲かった企業が利子を含め本来銀行に返すお金よりも多めに返す。銀行は多く貰った分を補填することで、厳しかった企業の借金をチャラにする。これによって、厳しかった企業は翌年ちょっと浮上することが出来る。日本企業の成長率の分布図を描き、どのくらい成長した企業が、いくら多く銀行に渡せばいいか、厳しかった企業にどれくらい補填するかというのをデータから割り出して計算しているということです。


このように、企業が互いに協力し合うことで、常に成長し続けなければいけないというループから外れ、安定した経済を目指す、というのはとても良いです。この考えは、物理と経済を結びつけたもので、高安秀樹さんという方の意見です。この方は実際に多くの銀行を回り、説得されているようです。とても、興味深い。


そして、一番知れてよかったことは「結局互いの為に行動すれば、皆が利益を得る」ということです。数学はそのことを教えてくれます。そういった意味で、数学は重要です。


なるほど、役に立つ。高校生はラッキーだと思います。苦手意識も減るはず。

無駄学（新潮選書）

久々に内容の深い本でした。

「渋滞学」を未だ読んでおらずに読み進めましたが、
無駄をいかに定義するかが興味深く、日常生活にある無駄もすべて一つのルールを用いて説明されていることに感動。
実現できるか疑問に思う部分はあるものの、考え方として面白かったです。

渋滞学（新潮選書）

セルオートマトンって役に立つんだなぁと実感。

本筋とはあまり関係ないのだが、最終章の「複雑系科学においては、複雑な対象を複雑なまま理解する、というフレーズをよく耳にするが、これを文字通りできる人は果たしているのだろうか。」に始まるくだりには、全くそのとおりだと思った。自分自身始めてこの言葉を耳にした時の違和感と、またその時考えたことと同じことを考える人は結構いるのだろうな。

渋滞学（新潮選書）

身の回りにありふれて存在する「渋滞」という現象を力学的、数学的アプローチで分析する試みを紹介し、「渋滞学」という横断的な分野確立のビジョンを示しています。サグによって発生する高速での車の渋滞も順番待ちの行列も山火事の防止も数学的モデル、とくにセル・オートマトンでモデル化できるというのは目からウロコです。どんどん広がって欲しいと期待したい新しい学術分野です。

無駄学（新潮選書）

私もそうでしたが「世の中、無駄なことなんて無い。いつかきっと役に立つ！」と考えている人は、読んでみると面白いかもしれません。いい意味で裏切られます。

この本を読んでいて真っ先に思い出しのたのが、「計画停電」だ。
この経験はいかに私たちの社会が「電気」をを過剰に使っていたか、考えさせられた。

大量生産消費の社会は終わった。
これからは私たちは『無駄』と、どのように付き合うべきなのか。

本書の中では、科学者らしく『無駄』という物の定義を明らかにすることから始まり、『無駄』を３つの「無駄」「むだ」「ムダ」に分けるトヨタ生産方式の考え方を用いてムダとりの最前線を実例を用いて説明している。
また、後半部分では、家庭の冷蔵庫の話から、世界の食糧危機について、幅広く私たちが直面する『無駄』について考察されている。

この震災で起こった食料の過剰購入や電力問題を考える上で、今読むべき本のような気がした。

渋滞学（新潮選書）

渋滞学とはどんな学問かを知るには一番適した本です．
渋滞学関係の書籍を読み始めるなら，最初に読むべき本だと思います．

タイトルが渋滞シミュレーションでなく，渋滞学であることに注目してください．渋滞学は西成先生の構築した学問で，単なる渋滞シミュレーションでなく，あまたある「流れ」を取り扱うことができます．「流れ」には必ず渋滞が存在し，その渋滞が良い渋滞ならより渋滞させる方法を考え，悪い渋滞なら渋滞を軽減する方法を考えるということが基本精神です．実際，例としてアリの行動や脳内の神経細胞の栄養分の渋滞など様々な渋滞を扱っています．
非常に壮大な研究だと思います．読む価値十分です．

無駄学（新潮選書）

渋滞学を作った物理学者の本。
この本では、無駄とは何か、ということを論じている。

トヨタの改善から、無駄を科学するためのヒントを得ている。
物理学者がこういうテーマを扱うと強い。
失敗学の畑村洋太郎教授をはじめ、自分の得意な武器を持って、
さらに幅広い興味を持っている人はやっぱり面白い。

この本から気付いたのは、どうやって新しい学問を生み出すのか、
というメカニズム。

I. テーマの設定
　? 気付き
II. 博物学
　? 関連する現象の収集
　? 情報の分析
　? 情報のフレームワークによる整理
III. 理学
　? パターン毎にメカニズムの解明
IV. 工学
　? 現実への応用 (改善など)

という段階を経るのではないか、と思う。

I-?では、まず、疑問を持つことから始まる。ここがない場合は、先には進まない。

II-?〜?において、情報を集め、分類・整理することが求められる。
経営コンサルタントとしてソリューションの開発をしているが、
いかに整理のための切り口(=フレームワーク)を見つけられるか、が鍵だと思っている。

研究者時代も、結局やっていたのは、このパターン化だった。
縦横の2軸がどうなるか(=フレームワーク)を試行錯誤し、
データをプロットする。

多くの研究者は、既存のフレームを使って、グラフを作るけど、
フレームが作れる人こそ本物だと思う。

これにより、情報がパターン化され、それぞれのメカニズムを考えるヒントになる。

III-?では、パターン毎に、なぜ、そうなるのか、を考える。

IV-?では、メカニズムが解明されたことに対する応用(=ソリューション)を提案していくことになる。


書いていた気付いたけど、これって、コンサルタントの思考プロセスでもあるんだな。
やっぱり、コンサルタントの基本スキルと科学者のスキルは通じているのかもしれない。
理系が有利っていうのは、こういうことなのかもしれない。

とんでもなく役に立つ数学

前書きにもあるとおり、著者と高校生との短期的な講座の記録を元に構成された本。
和気藹々とした雰囲気のなか、優しい語り口で話されていて読みやすい。
著者の語る内容を全て理解できたとは言えないけれど、数学の専門家にとって、数学がどう見えているのかという事、あと「この人本当に数学が好きなんだな」という事が伝わって来た。

東大教授の考え続ける力がつく 思考習慣

・間違ってもいいから自分の意見を発信することで、フィードバックをもらい、思考体力を鍛えることができる。主張しない人間の成長は止まる。
・やりたいことは、好きなことと人の役に立つことを掛け算して見つける

東大の先生！ 文系の私に超わかりやすく数学を教えてください！

なぜ数学が必要なのか、というより数学が理解できると日常生活がちょっと便利になる、という身近なレベルまで落とし込んだ本。

書かれている式や要素をノートに書きながら読み進めるとよく理解できた。あとは問題を見つけて解いていけば身につくと思う。少なくとも、手を動かさず読むだけでは身につかない(自分的には)

微積分は全く覚えていなかった(文系なので高一で数学がなくなった)ので、今度は同じシリーズの高校数学に進もうかなと思う。いや、その前に算数をやった方がいいかな…

とんでもなく面白い 仕事に役立つ数学

「とんでもなく面白い」は実感するところではあるが、「仕事に役立つ」というのは少し限定的。営業職や一般事務の人にとって役立つわけではなく、機械設計など機器の設計・製造に携わる人にとっては“役立つ”というものである。数式はたくさん出てくるが、丁寧に説明しているので、数式の意味を直観的に分かるようになるのは素晴らしい。とはいえ、公式自体はある程度覚えないと、設計・製造の人にとっても、仕事に役立つまで実践活用できないのではないだろうか。