A.it’我写了一本关于交通的书，我对交通拥挤有一种近乎临床的厌恶。我的全球默认策略是尽可能少地开车，但有时我必须踩油门。和许多人一样，我也越来越依赖Waze应用程序，它通过每个司机的智能手机，将一大群未分化的司机转变成一种类似于网络智能的集体形式。
Waze，前几天我遇到了一点意想不到的交通堵塞（至少有13个“Wazers”及时标记了这一情况），正在帮助我们变成蚂蚁。每次司机沿着一条小路行驶时，Waze都会跟踪他们的速度信息，然后将这些信息广播给每一位跟在后面的司机。如果有什么东西威胁到这条小路——抛锚的汽车、撞车，或是模糊的险恶“道路上的危险”呢-第一个遇到它的司机可能会在他们身后留下一点点电子面包屑；如果留下足够多的这些幽灵般的轨迹，一定比例的后续Waze用户可能会被重定向到另一条路径。
所有这些都与蚁群中的运动动力学惊人地相似；难怪蚂蚁对网络研究人员如此持久地着迷。
比利时研究员多里戈在20世纪90年代初，他完成了第一项工作，现在被广泛称为“蚁群优化”（通常简称为ACO），这是一种主要基于实际蚂蚁行为组织移动的策略。正如他在早期论文中所描述的，当蚂蚁从食物来源走到巢穴或从食物来源走到巢穴时，蚂蚁会在地面上沉积一种称为信息素的物质，以这种方式形成信息素踪迹。蚂蚁可以闻到信息素的气味，并且在选择路线时，它们倾向于选择以信息素浓度高为标志的路径
在某种良性循环中（Dorigo称之为“自动催化反馈”），路径越短，效果越好加快信息素的积累（因此，这条路更可取）。信息素浓度随时间蒸发，留下次优路径枯萎。类似地，在Waze上，司机们可以向上或向下“拇指”报告拥堵情况，这是一种“电子信息素”，可以帮助其他司机避开较为缓慢的路线。(什么和多少钱？事实上，应向驾驶员提供信息，以实现最广泛的最优解决方案棘手的问题.)
这些“环境中的痕迹”，在一个通常被称为“stigmergy，”帮助解释简单的代理如何在没有通信、协调或构建其传输网络的更大元能力的情况下显示这些信息“惊人聪明的集体行为。”明尼苏达大学交通研究人员David Levinson发现，人类并没有那么残忍。在一项研究中每天只有15%的通勤者走尽可能短的路线。
蚂蚁表现如此出色的一个原因是它们严格、非自私地遵守这些进化的行为算法。
A.nt蚁群优化算法本身以惊人的速度和范围迁移，并已在各种研究领域占据一席之地，从土耳其的电力消费到设计供应链到高桥墩设计到机器人学习.
但正如你可能想象的那样，运输研究人员对这种方法特别感兴趣，而且似乎有很好的理由2012年论文，德克萨斯A&M大学的土木工程师们想看看蚁群优化是否能在交通工程中的一个常见问题上与“遗传算法”相抗衡：当交通达到“过饱和”水平时，如何最好地协调交通信号组的计时。
顾名思义，遗传算法模仿自然选择的过程；它“搜索”一个问题的最佳解决方案，就像进化似乎所做的那样，通过在迭代过程中修改潜在的解决方案（在本例中是红绿灯协调），使生物体适应其环境。
随着“模型执行”数量的增加，蚁群算法开始超过遗传算法；正如作者所指出的，“这表明蚁群优化算法可以更好地处理更复杂的现实世界交通状况，这需要大量的模拟才能达到收敛。”（当然，蚁群优化在不同的方面有所不同各种各样的方式来自“真实世界”的流量；例如，驱动程序有预先确定的目的地，而蚂蚁没有，因此人们对其进行了不同的改进，试图使ACO更人性化）。“这表明，”作者接着说，“对于相同的计算能力，可以找到更好的解决方案，特别是当计算时间可以用来搜索最佳可能的解决方案时，ACO可能是解决非常复杂的网络的一个很好的替代方案。”
蚂蚁表现如此出色的一个原因是它们严格、非自私地遵守这些进化的行为算法实验4月份出版的《蚂蚁被安置在一个有两个出口的房间里》。蚂蚁极不喜欢的香茅油的不同比例被添加到房间中（“所有的努力都是为了减少痛苦”），科学家们跟踪蚂蚁是如何离开房间的。为了进行比较，进行了一次计算机模拟，以了解人类是如何离开的（使用德克·赫尔宾的行人行为“社会力量模型”）。正如研究人员所指出的，“社会力量模型的预测与蚂蚁行为之间的差异是显著的。”在人类立即冲向并开始堵住出口的地方，“蚂蚁分布在大部分地区，”利用更广阔的区域（除了最接近攻击性香茅的区域）。在某种“慢就是快”的效果下，通过提前更仔细地安排自己，他们避免了堵塞出口。
这是人类追求的趋势“自私路由”以更大的网络为代价的策略，早就在流量中被注意到了。正如英国数学家和运输研究者约翰·格伦·沃德罗普在著名的“沃德罗普平衡，”对单个驾驶员最有利的（“用户平衡”）不一定是对整个交通最有利的（“系统平衡”）。在一个波士顿地区研究例如，麻省理工学院的一个研究小组利用匿名手机数据发现，仅取消1%的来自通勤起点地理位置目标区域的出行将降低交通成本全部的司机出行减少了18%。
无休止的合作和社交蚂蚁不会让这一更大的网络效率低下的局面继续下去。人类通勤者的一小部分所造成的巨大交通影响表明了我们交通网络的明显弱点：谁会告诉1%的波士顿通勤者不要开车，或改变他们的路线，而其他人都要开车照常开吗？
汤姆·范德比尔特写的是设计、技术、科学和文化等方面的文章。在推特上关注他@汤姆范德比尔特.
这张主要的照片是由他提供的通过Flickr的新格拉哈伯纳德犬.
