来源：环球科学
图片来源：unsplash+ 撰文 | 艾莉森·帕歇尔（Allison Parshall）
翻译 | 巢栩嘉
从高空的飞机上俯瞰，高速公路上行驶的汽车就仿佛行进的蚁群。然而，现实中的蚁群不会像汽车一样陷在走走停停的交通中。目前，很多研究者正在研究这类昆虫的合作策略，以改变自动驾驶汽车的算法，避免交通拥堵。
当高速公路上的车辆密度增加时，车辆的流通性就会不再稳定。日本东京大学（University of Tokyo）致力于研究交通拥堵问题的数学物理学家西成胜博（Katsuhiro Nishinari）表示，当高速公路车道每1.6千米有大约15辆车时，司机的一次刹车就有可能引发一场拥堵。他还提出“这是一种相变现象”，就像将水从液态变成固态一样。
西成胜博早前的一些研究表明，觅食的蚁群即便是在较高的密度下依旧能顺畅前行。所以，它们的秘诀是什么？近期，在一篇发表于《交通研究跨学科视角》（Transportation Research Interdisciplinary Perspectives）的论文中，一些研究人员记录了凹臭蚁属（Ochetellus）蚂蚁觅食时的行为，并借助一些交通工程模型进行了分析。他们发现这些蚂蚁之所以没有拥堵困境，是由于它们会以3至20只为一组，组成一个小队，并在前进过程中始终保持间距，速度几乎恒定且从不“超车”。
相比之下，司机们在高峰时段很少能按照这样的规则驾驶。研究的共同作者、意大利特伦托大学（University of Trento）可持续工程研究员尼古拉·普尼奥（Nicola Pugno）指出：“我们都在追求个体利益最大化，这正是为何我们有时会突然陷入交通拥堵中。”不过，未来自动驾驶汽车如果能够普及，它们将拥有相互协作的能力。在一种未来设想中，自动驾驶汽车可以通过与附近的车辆共享信息，优化交通流量。研究人员提出，或许可以优先考虑保持恒定的速度和车距，以及在公路上不超车来防止拥堵。
这样的车辆网络可以类比在小径上行进的蚂蚁，蚂蚁在互动时会利用气味来协调行为。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（University of California，Los Angeles）蚂蚁行为的研究者诺亚·平特-沃尔曼（Noa Pinter-Wollman，并未参与这项新研究）说：“其中并没有领头者”，不过这样的组织形式还是形成了。西成胜博（并未参与新研究）表示，在蚁群行进和车辆交通中，这样的分布式系统可以“非常强大”且具有韧性。
平特-沃尔曼指出，尽管蚂蚁群可以实现很多汽车司机——甚至是自动驾驶汽车——无法做到的事情，不过蚂蚁会根据需要拓宽前进时的道路，但被困在高速公路上的司机却对此无能为力。在狭窄的通道里，这类昆虫有时也会出现拥堵，但为了让队伍继续前进，“它们会另辟蹊径从天花板上走”。此外，蚂蚁不会像汽车一样发生碰撞，但它们可以从彼此身上爬过去。
西成胜博指出，为了避免造成交通堵塞，汽车司机至少可以从蚂蚁身上学到一个经验：不要跟车太近。通过与前车保持一定距离，司机可以在密集车流出现一波刹车时保留缓冲的余地，避免其被放大成一场来由不明的“幽灵”大拥堵。“只要保持车距，”他说，就能有助于交通顺畅。
本文选自《环球科学》2025年4月刊“前沿”栏目。
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