سیستم‌های پیچیده – سی و چهار – چه‌طور ممکن است باز کردن یک خیابان جدید، وضعیت ترافیک را بدتر از قبل بکند؟

قبل‌تر نوشته بودم که در شهر بوستون یک خیابان جدید ایجاد شده (یا شاید در شبیه‌سازی) به این امید که وضعیت ترافیک به‌تر شود. اما در کمال تعجب مشاهده کرده‌اند که با بازکردن خیابان جدید ترافیک بدتر شد. تازگی یک مثال ساده شنیدم که همین وضعیت را توضیح می‌دهد.

در شکل زیر تصور کنید تعداد صد ماشین می‌خواهند از شهر A به شهر B بروند. تنها مسیرهای ممکن هم یکی از دو مسیر بالا یا پایین است. در هر مسیر یک جاده هست که به اندازه‌ی کافی عریض است و در هر حال طی کردن آن یک ساعت طول می‌کشد. در هر مسیر یک جاده‌ی دیگر هم هست که عرض زیادی ندارد و زمان طی کردن مسیر در آن متناسب با تعداد ماشین‌هایی است که از آن عبور می‌کنند. مثلا اگر صد ماشین عبور کنند، یک ساعت طول می‌کشد و اگر پنجاه ماشین عبور کنند، نیم ساعت.

= در این وضعیت ماشین‌ها از کدام‌یک از مسیرهای بالا یا پایین حرکت می‌کنند؟

– مساله تقارن دارد و نصف ماشین‌ها از بالا حرکت می‌کنند و نصف هم از پایین. اگر به هر دلیلی تعداد ماشین‌های یک مسیر کم باشد، پس آن مسیر سریع‌تر است و در نتیجه ماشین‌های بیش‌تری از آن مسیر حرکت می‌کنند و در نتیجه دوباره شلوغ می‌شود و به همین ترتیب، تعادل برقرار می‌شود.

= در این حالت متوسط زمان طی کردن مسیر بین دو شهر A و B چه قدر است؟

– با توجه به این که حدود پنجاه ماشین از بالا و پنجاه ماشین از پایین حرکت می‌کنند، متوسط زمان طی کردن هر مسیر یک ساعت و نیم است.

حالا تصور کنید شهردار یکی از شهرها، از روی خیرخواهی، یک شاه‌راه بزرگ بین دو شهر میانی احداث می‌کند تا رفت و آمد را سریع‌تر کند. فرض کنید زمان طی کردن شاه‌راه هم صفر است. در این حال نقشه به شکل زیر در می‌آید.

= بعد از احداث شاه‌راه، مردم از چه مسیری حرکت می‌کنند؟

– وقتی از شهر A به راه می‌افتند، منطقی است که از مسیر بالایی حرکت کنند چرا که زمان طی آن در بیش‌ترین حالت یک ساعت است (در حالی که زمان مسیر پایین قطعا یک ساعت است). وقتی به شهر میانی (یعنی شهر بالایی در این مورد) می‌رسند، منطقی است که از شاه‌راه شهردار استفاده کنند (که زمانی نمی‌برد) و به شهر میانی پایینی برسند و بعد از مسیر پایین به سمت شهر B حرکت کنند (چرا که مسیر پایین سمت راست هم یک ساعت یا کم‌تر طول می‌کشد در حالی که مسیر بالا سمت راست قطعا یک ساعت طول می‌کشد). برای همه هم این راه منطقی است (به زبان تئوری بازی‌ها، این وضعیت تعادل نش است). نتیجه؟ خیلی ساده است: با احداث این شاه‌راه اضافه، زمان مسافرت بین دو شهر که قبل‌تر یک و نیم ساعت بود، به دو ساعت افزایش پیدا کرد!

پس‌نوشت: به نظر من این همان بازی معمای زندانی‌هاست که به این شکل درآمده.

آموزش ساده‌ی فیزیک

از طریق دوستی با یک کانال یوتیوب آشنا شدم که خیلی مسایل فیزیک رو به سادگی با کارتون‌های جذاب و صدایی گرم توضیح می‌ده. خود کانال رو این‌جا ببینین. در پایین هم یک ویدیوی نمونه گذاشته‌ام که موضوع تحقیقی رو نشون می‌ده که جایزه‌ی نوبل فیزیک سال ۲۰۱۱ رو برای برندگان به همراه داشته.

سیستم‌های پیچیده – سی و سه – سس گوجه‌فرنگی در یخچال نگهداری شود یا بیرون یخچال؟

Tomato Ketchup

شما سس گوجه‌فرنگی (کچاپ) را در یخچال نگهداری می‌کنید یا بیرون یخچال؟

نگهداری سس گوجه‌فرنگی در یخچال ربطی به بهداشت و سلامت مواد غذایی ندارد. بیش‌تر یک نوع عادت فرهنگی است. در بعضی فرهنگ‌ها آن را در یخچال نگه می‌دارند و در برخی خیر. به همین سادگی!

همیشه عادت‌های فرهنگی به صورت میراث از یک نسل به نسل دیگر منتقل نمی‌شوند (همان‌طور که نگهداری سس گوجه‌فرنگی هم پیشینه‌ی طولانی‌ای ندارد). این هم یک نمونه از مواردی است که یک فرهنگ در یک مقطع مشخص با دخالت بیرونی ایجاد شده است. عادت نگهداری سس گوجه‌فرنگی در یخچال به مقدار زیادی به مستعمرات انگلیس ربط دارد. کشورهایی که مستعمره بوده‌اند (مثل هند)، بیش‌تر عادت دارند که این سس را در یخچال نگه دارند (یا برعکس: این کشورها عادت دارند در یخچال نگه ندارند. متاسفانه به یاد ندارم!)

برگرفته از سخن‌رانی «جنا بدنار» با موضوع مدل کردن فرهنگ (modeling culture). برای مطالعه‌ی مقاله‌های بیش‌تر، به این‌جا مراجعه کنید.

خیال‌بافی

اگر خیال‌باف (daydreamer) هستین، این برای شما قابل‌درک‌تره: چهار سال گذشته رو با خیال یک بچه از چین سپری کردم. از قدم زدن عادی گرفته تا هنگام رانندگی تا موقع مطالعه تا موقع گفتگو کردن تا موقع خواب. بعد از چهار سال، در مدت کم‌تر از دو هفته اوضاع به کلی زیر و رو شد. کشور فرزندخواندگی رو از چین به بلغارستان عوض کردیم. حالا انگار که اون بچه رو از رویاها برداشته‌ان و جای خالی‌اش مونده و یک بچه‌ی دیگه که قراره جاش کم‌کم باز بشه.

توضیح: به این نتیجه رسیدیم که بنا بر پیش‌بینی و با در نظر گرفتن این که سرعت رسیدگی به پرونده‌ها به طور پیوسته کندتر می‌شه، کشور رو از چین به بلغارستان تغییر بدیم. امروز هم اولین قرارداد رسمی با آژانس رو براشون فرستادیم. امید داریم که در بازه‌ای حدودن سه ساله موفق به زیارت دخترمون بشیم. به همین راحتی، کشور عوض شد و شاید خیلی چیزهای دیگه هم در آینده عوض شدن. شاید هم نه. به هر حال شاید یک نوع اثر پروانه‌ای (butterfly effect) بود که به چشم دیدیم. زندگی همینه دیگه، به همین راحتی.

پس‌نوشت: در مورد تعریف خیال‌بافی (daydreaming) نظرهای مختلفی هست و همه‌ی روان‌شناس‌ها (روان‌کاوها؟) بر روی یک تعریف یکسان توافق ندارن. جدا از این که در تصور عمومی هم تعریف‌های مختلف (گاه خیلی متفاوت با نظرات روان‌شناسان) وجود داره. من هم این کلمه رو به معنی‌ای با برداشت خودم استفاده کردم. به طور کلی در هر موقع از روز ممکنه مشغول خیال‌بافی باشم. تقریبا مهم نیست که مشغول به چه کاری باشم؛ همیشه یک زندگی دیگه هم موازی با زندگی فعلی‌ام جریان داره که در اون خودم و یک گروه آدم دیگه مشغول ایفای نقش‌مون هستیم.

سیستم‌های پیچیده – سی و دو – شکنندگی سیستم‌ها در برابر شوک‌های بیرونی

«نسیم طالب» می‌گفت فرض کنید میزان سلامت مادربزرگ با دمای اتاق رابطه‌ای به شکل زیر دارد (توضیح این که دماهای محور افقی فارنهایت هستند و اعداد نوشته شده معادل ۱۷ زیر صفر، ۲۱ و ۶۰ سانتیگراد هستند)

Fragility

با این ترتیب مادربزرگ در دمای وسط (هفتاد درجه فارنهایت) بیش‌ترین میزان سلامتی را دارد و دماهای بیش‌تر یا کم‌تر باعث کم شدن سلامتی‌اش می‌شوند. آیا می‌توان مادربزرگ را مدتی در جایی با دمای متوسط هفتاد درجه نگه داشت؟ مثلا آیا می‌توان به مدت یک ساعت در دمای صفر فارنهایت و یک ساعت در دمای صد و چهل نگه داشت؟

مثال بالا نمونه‌ای از مواردی است که صرف میانگین برای مطلوبیت یک شرایط کافی نیست. مساله‌ی مقاوم بودن هم مطرح است (مقاوم را معادل با robust ترجمه کردم). هر چه قدر که این نمودار به توزیع یک‌نواخت نزدیک‌تر باشد، سیستم مقاوم‌تر است و هر چه قدر که نزدیک به یک نقطه تمرکز داشته باشد، مقاومت کم‌تری در برابر تغییرات دارد.

دو مثال:

یک) هیچ‌وقت از رودخانه‌ای که عمق آن به طور میانگین یک متر است عبور نکنید (میانگین به تنهایی برای تضمین امنیت کافی نیست).

دو) اگر میانگین میزان بیکاری در یک کشور  ۹ درصد باشد، ۲۰۰ میلیون دلار هزینه در بر خواهد داشت. اگر میانگین ۸ درصد باشد، ۷۵ میلیون دلار هزینه دارد ولی اگر ۱۰ درصد باشد، ۵۰۰ میلیون دلار هزینه خواهد داشت. این هم نمونه‌ی دیگری از غیرخطی بودن پاسخ سیستم‌های شکننده (fragile) به شوک‌های بیرونی.