[热点讨论] 交通科学 与 交通工程 ！

宋涛

最近看到中国交通技术论坛上有人讨论交通科学和交通工程，交通流论坛上也有版友问交通科学何去何从，这个话题一直是争论不休的，很有一番意义！

-  中国交通技术论坛  (http://www.tranbbs.com/bbs/index.asp)
--  ■ 技术前沿 [Advanced Technology]  (http://www.tranbbs.com/bbs/list.asp?boardid=10)
----  [讨论请教]交通工程？交通科学？  (http://www.tranbbs.com/bbs/dispbbs.asp?boardid=10&id=13209)
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--  作者：jianf
--  发布时间：2005-9-9 15:31:00
--  [讨论请教]交通工程？交通科学？
前两天听了一个主题报告，报告人是典型的工程实践派，即使对研究界很普遍的神经网络仍然不屑，认为不实用。
其实，搞交通的无论国际还是国内，总是分为理论和实践两派。搞理论的觉得实践派俗，搞实践的觉得理论派虚。
最近我们很重视交通科学的发展，可能和973中出现交通方向课题有关，当然973能够立项说明中国交通研究具有了一定的水平。所以很多牛人认为交通科学和交通工程共同发展，才能解决交通问题。这也符合理论联系实践的普遍理论。
但是，目前看来好像理论和实践有些格格不入，一些很高深的交通科学理论很难应用。难免出现专家讲理论，听者昏昏入睡，逼急了：啥用？的尴尬局面。
我也觉得交通领域研究和工程解决方案基本是两条路，也许是我水平有限，不过仍然困惑。望诸位多多指教。
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--  作者：zhhb781124
--  发布时间：2005-9-11 9:35:00
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也许就涉及到优秀的理论如何应用于实践的问题，这是中国很多方面的问题，不光光是交通。
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--  作者：haler
--  发布时间：2005-9-11 16:38:00
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中国人能搞创新的太少了。。
记得做毕业论文的时候 上网查资料
看来看去 大家都差不多  呵呵
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--  作者：shanystar
--  发布时间：2005-9-16 19:02:00
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交通科学与交通工程，大家想想中国科学院与中国工程院，就知道两者之间的区别了，呵呵！
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--  作者：want428
--  发布时间：2005-9-20 20:28:00
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交通科学不能过于功利，不能指望，交通科学的新果马上在实践中发挥作用。有些成果的作用可能不为当时的认识，但久后大放奇光异彩也说不定。
国家出钱养科学家，支持基础研究是一种养鸡取蛋的行为，宜未雨而绸缪，毋临渴而掘井。
至于交通科学如何真正能在交通工程中发挥作用，我以为关键还是在大学这个桥梁。只有为未来的交通工程师打好坚实的理论基础，培养他们的科研意识，才能使交通科学融入到交通工程当中。
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--  作者：k7815
--  发布时间：2005-9-21 8:01:00
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     国家的体制很重要!交通工程太需要交通科学理论了!但是搞理论研究没有回报啊,搞得累死还被骂成是在骗钱,相反搞实践就不一样了,大把大把的骗钱反而无限风光啊!
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--  作者：maol97
--  发布时间：2005-11-30 14:24:00
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现在交通科学的现实很不乐观,对理论上的研究在现实生活中觉得很不实用
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--  作者：过路者
--  发布时间：2005-11-30 15:26:00
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交通科学与交通工程的区别可能不能简单地用搞理论研究还搞应用研究来区分。交通科学需要更加注重基础科学问题的研究，我认为主要是关于行为研究方面的内容，例如：交通参与者的行为研究，交通系统的行为研究，复杂交通系统的演变行为研究等，从而为应用基础研究和应用研究奠定基础。而交通工程的研究工作更加注重于应用基础理论与应用方法方面的工作。对于这两个领域内需要特别关注的问题在于：将工程、技术与社会系统科学有机结合。
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--  作者：tksbeyond
--  发布时间：2005-11-30 19:24:00
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能不能简单的比喻为交通方面的设计单位和施工单位，在设计单位总会有那么一批人永远没去过施工现场，而施工单位也有一批一辈子做施工活的人，所以二者最好的结合就是相互交流，设计人员多到施工现场才能把设计做的更好。
还是那句话“理论联系实际”，而“目前看来好像理论和实践有些格格不入，一些很高深的交通科学理论很难应用”，只能说明理论超前于实践的发展，这方面所以涉及到的原因估计不仅仅是几个方面吧。就象研究一种更有效的安全护栏，这方面的技术完全可以实现，但用到实际会如何，以及投资会如何，对于目前的交通现状会如何，往往缺乏有力的证词。
因此我们更需要的一种从实际出发的技术可行性研究以及“更符合大众口味”的经济效益评价方法，这样理论通过，即通过，理论通不过，那只能说明在目前只是一种幻想，当然达到这样一种平衡，自然会有很大的困难，而这种困难是来自多方面的，如何协调也就如何可欲即可求。
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--  作者：水寿松
--  发布时间：2005-11-30 19:25:00
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楼上说的有道理。对于交通科学和交通工程的区别，国外学者和专家也有不同的理解，我个人认为下面的一段话简要的给出了交通科学和交通工程之间差别，这是国外交通理论界认识，国内的话恐怕也是这样大体认为的，而这些差异才会使得研究工作者采用的研究手段、工作方法以及实施目的不同，从而有了科学与理论的之争！
D. Chowdhury  et al：
“The aim of basic research in traffic science is to discover the fundamental laws governing traffic systems. The main aim of traffic engineering is on planning, design and implementation of transportation network and traffic control systems.”
      “交通科学的基础研究的目的是发现制约交通系统的基本规律；而交通工程的主要目的在于交通运输网络和交通控制系统的规划、设计和建立。”
——Phys. Rept. 2000, 329: 199-329
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--  作者：xiedong129
--  发布时间：2005-11-30 20:01:00
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水同志引用的话解释很清楚！
交通科学和交通工程应用虽然有差距，但是密切相关的
单纯的提高一个而贬低另外一个不是科学的观点的
而是应该认清楚各自的研究目的
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交通流论坛上的帖子《交通科学的实验性本质》（http://www.cfluid.com/bbs/viewthread.php?tid=43249）和《交通研究的方法论与方法》（http://www.cfluid.com/bbs/viewthread.php?tid=43279）也谈到了在交通学科发展中的一些本质的问题，从实验性本质到研究的方法论，有许多的真知灼见。
今天在帖子《高自友教授在2005全国博士生学术论坛的宣讲稿》（http://www.cfluid.com/bbs/viewthread.php?tid=43500）中版友 方倩如 也问到：

下面引用由方倩如在 2005/12/01 05:58pm 发表的内容：
首先非常感谢andsimple免费提供的这样一篇非常好的报告。拜读之后我不由自主地在想一个比较幼稚的问题：现在交通科学究竟应该侧重于那个方向的发展？呵呵，以前在网络交通流方面利用数学尤其侧重于运筹学建立了好多很好的模型，现在道路交通流迅速发展了，我们又发现利用物理学的知识更容易解释一些复杂的东东。所以我个人的感觉是，样样都很缺，数学知识不牢靠，物理知识很稀缺。于是我又想另外一个比较笨笨的问题：现在做理论交通这一块，究竟是交通科班出身（本科即交通专业）的比较好一点还是学物理或数学的更容易出成果？

下面引用由方倩如在 2005/12/01 06:01pm 发表的内容：
当然，现在网络交通流还是侧重于宏观层面，道路交通流侧重于微观层面，可是如果将来中观层面想迅速发展，究竟该倚重于那个学科？
比较傻的问题哦

我个人觉得这些问题归根结底还是交通科学与交通工程之争，对于这两个研究领域的认识不同，各人都有自己的一番见解，所谓仁者见仁，智者见智，出发点不同很可能导致观点的差异。我在中国交通技术论坛上曾经引用过下面这段话：
D. Chowdhury  et al：
“The aim of basic research in traffic science is to discover the fundamental laws governing traffic systems. The main aim of traffic engineering is on planning, design and implementation of transportation network and traffic control systems.”
      “交通科学的基础研究的目的是发现制约交通系统的基本规律；而交通工程的主要目的在于交通运输网络和交通控制系统的规划、设计和建立。”
——Phys. Rept. 2000, 329: 199-329
这是我的导师导师戴世强教授在教导我们学习交通科学时常常引用的，当然中文也是他翻译的。上述这段话非常简练，但是从根本上点出了交通科学和交通工程的立足点以及目的，从而可以发现这两个研究领域各自使用的研究方法和手段，这也是我们做交通科学这个方向研究时的向导。
对于版友方倩如的问题，我想有一个专家是个很好的例子，他就是张红军教授，他是美国加州大学戴维斯分校的教授、同济大学的长江学者、TRB副主编、国际著名的交通流理论专家、他本科就是同济大学的交通工程专业毕业的，不过现在他的研究方向既有道路交通流理论又有网络交通流理论，据说在美国学习期间，将哥儿兹菲耳津的数学分析全部啃了一遍，还学了不少数学系的其他课程，相当于将美国数学系的大学本科教程通了一遍，所以他的数理功底非常的好，取得了现今这么多的成就。（虽然本人和他接触过，但是上面的经历是别人说的，可能有误，有熟悉张教授的版友可以说说，情况应当大致属实的，我相信！）典型的科班出身，但是在交通理论这一方面做出了非常出色的工作！
现在交通科学相当热闹的当属于交通物理这一块，许多国际上著名的理论物理学家和力学家都投身到这一领域，像德国Dirk Helbing引导的“交通流动力学”，Kerner B.S.率先提出的“交通物理学”，这两方面他们都有各自的专著论述！总的说来，应当说交通科学是一个交叉性的边缘学科，它的研究工具包括现代数学、力学和物理学的相关知识，目的就是上面所说的“发现制约交通系统的基本规律”！对于理论物理学家、力学家和应用数学家来说，交通实在是一个宝库，里面有非常有的复杂的交通现象可以研究，于是数学模型的建立、物理机理的解释和深入研究以及交通运行规律的探索，种种这些使得非交通科班的他们有了一个可以发挥的大的天地，这些方向的研究和探索都要有着一定的数理基础支撑来可以，所以近期看来，好像是非科班出身的研究人员在交通科学的领域有着一系列的成果。但是，落到实用的层面上来，交通科学的发展和最终目的仍然必须为交通工程实践提供科学指导和依据的，脱离了交通工程来谈交通科学，未免有着“无水之源”的感觉。
个人浅见，希望抛砖引玉，若有版上的黄老师等几位大家的回复最好，还望能够得到大家的一点响应！

[ 本帖最后由 水寿松 于 2009-5-3 16:38 编辑 ]

宋涛

[这个贴子最后由宋涛在 2005/12/01 08:38pm 第 1 次编辑]

D. Chowdhury  et al的文章Statistical physics of vehicular traffic and some related systems ,Physics Reports Volume: 329, Issue: 4-6, May, 2000, pp. 199-329 ，有兴趣的版友可以下载看看的！
Abstract
In the so-called `microscopica models of vehicular tra$c, attention is paid explicitly to each individual vehicle each of which is represented by a`particlea; the nature of the `interactionsa among these particles is determined by the way the vehicles in#uence each others'; movement. Therefore, vehicular tra$c, modeled as a system of interacting `particlesa driven far from equilibrium, o!ers the possibility to study various fundamental aspects of truly nonequilibrium systems which are of current interest in statistical physics.Analytical as well as numerical techniques of statistical physics are being used to study these models to understand rich variety of physical phenomena exhibited by vehicular tra$c. Some of these phenomena,observed in vehicular tra$c under di!erent circumstances, include transitions from one dynamical phase to another, criticality and self-organized criticality, metastability and hysteresis, phase-segregation, etc. In this critical review, written from the perspective of statistical physics, we explain the guiding principles behind all the main theoretical approaches. But we present detailed discussions on the results obtained mainly from the so-called `particle-hoppinga models, particularly emphasizing those which have been formulated in recent years using the language of cellular automata.

huanghaijun

我非常同意宋涛下面这段话，Michael Zhang的精神值得学习，这种“一进一出再进”形成了他的特色。
交通问题对于数学家，物理学家，经济学家，都是宝库。大量非常有趣的现象吸引着他们。也是由于他们的加入，交通科学才发展起来（事实如此，所有的本学科经典理论都是他们先做起来的）。

“对于版友方倩如的问题，我想有一个专家是个很好的例子，他就是张红军教授，他是美国加州大学戴维斯分校的教授、同济大学的长江学者、TRB副主编、国际著名的交通流理论专家、他本科就是同济大学的交通工程专业毕业的，不同现在他的研究方向既有道路交通流理论又有网络交通流理论，据说在美国学习期间，将哥儿兹菲耳津的数学分析全部啃了一遍，还学了不少数学系的其他课程，相当于将美国数学系的大学本科教程通了一遍，所以他的数理功底非常的好，取得了现今这么多的成就。（虽然本人和他接触过，但是上面的经历是别人说，可能有误，有熟悉站教授的版友可以说说，情况应当大致属实的，我相信！）典型的科班出身，但是在交通理论这一方面做出了非常出色的工作
现在交通科学相当热闹的当属于交通物理这一块，许多国际上著名的理论物理学家和力学家都投身到这一领域，像德国Dirk Helbing引导的“交通流动力学”，Kerner B.S.率先提出的“交通物理学”，这两方面他们都有各自的专著论述！总的说来，应当说交通科学是一个交叉性的边缘学科，它的研究工具包括现代数学、力学和物理学的相关知识，目的就是上面所说的“发现制约交通系统的基本规律”！对于理论物理学家、力学家和应用数学家来说，交通实在是一个宝库，里面有非常有的复杂的交通现象可以研究，于是数学模型的建立、物理机理的解释和深入研究以及交通运行规律的探索，种种这些使得非交通科班的他们有了一个可以发挥的大的天地，这些方向的研究和探索都要有着一定的数理基础支撑来可以，所以近期看来，好像是非科班出身的研究人员在交通科学的领域有着一系列的成果。但是，落到实用的层面上来，交通科学的发展和最终目的仍然必须为交通工程实践提供科学指导和依据的，脱离了交通工程来谈交通科学，未免有着“无水之源”的感觉。”

宋涛

关于交通科学中的交通物理学之热，从下面的一篇国际报道中可以看出一些端倪来，毕竟说来，交通物理学算是从属于社会物理学的！

物理规律统治人类 当代社会物理学开始成型
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http://www.sina.com.cn 2003年11月24日15:38 国际先驱导报

　　天气冷了，水结成冰，而冰雪又影响人们出行，路上的车缓慢下来，造成交通拥堵。在水结冰和人类驾车发生拥堵这两者之间有什么相似性吗？以社会物理学的视角看，答案也许是的。这表明人和水都服从于被物理规律统治的同样命运
　　在过去数年间，物理学已悄然侵入社会科学领域，如今各种物理学术刊物上几乎期期都有分析人们社会行为的文章：从交通到选举、从经济决策到战争。物理学现在已不只是解释原子和电子等的行为，而且要解释具有自由意志的人的行为。一门新学科——社会物理学逐渐形成。
最复杂的系统却最简单
　　社会物理学研究者认定，不管人的个性是怎么独特、爱好是怎么怪异，但社会系统存在一些超越个人特征的普遍特征和规律。这和统计物理学发现物质粒子具有普遍性宏观特征是一样的。
　　统计物理学研究的是包含巨大量粒子的宏观系统的物理性质。因为人类社会的一个典型特点正是包含巨大量个体，而个体之间又有复杂的互动，因此这些概念正好可以用于分析社会现象。
　　物理学家认识到，一些包含大量单元、同时又有大量相互作用的系统，尽管其细节极其繁杂，但并不必然导致系统的宏观状态也复杂。例如，虽然没有任何两个水分子的行为在某一时刻完全一样，但水分子构成的水体在处于摄氏零度时必定发生“集体”结冰的相变过程。社会物理学研究发现，社会行为有时也是极其简单的，也受着类似物理规律的支配。形形色色的车辆聚集到一起发生拥堵就是这种情况。
直接把粒子替换成人
　　社会物理学研究，简单地说，就是把传统统计物理学研究的原子替换为人。当然人比原子要复杂得多。原子之间彼此吸引或排斥而相互作用，人就很少这么简单行事。不过在某些情况下，人与人的相互作用并不比原子间的相互作用更复杂。例如在行走时，我们总是尽可能顾及避免碰撞他人及侵犯他人的“私人空间”，这就像人之间有一种斥力存在。
　　德国物理学家迪尔克·黑尔宾在20世纪90年代中期根据这个观念建构过一个步行者模型。他在这个模型中假设人们之间存在“斥力”，又假设人们大都是朝向某个目的地有方向地行进，而不是布朗运动似的随机运动。结果表明，这个模型可以很好地用于预测人们在熙熙攘攘的长廊及立交桥上的步行行为。
　　人有跟随近邻的行为特征，则可视作人们之间的吸引力。1999年，匈牙利物理学家陶马什·维切克研究出，跟随近邻这种行为特征会怎样使人群在诸如房屋充满烟雾等原因导致能见度恶化的情况下，变得极度恐慌，从而造成相互践踏的危险后果。
　　在经济交易中，人们的相互作用包括买和卖，还通常要顾及周围商家、顾客的感觉。在选举中，投票人又常劝说周围的人采纳他们的观点、跟他们投一样的票。这很像带磁性的原子相互协调它们的磁运动一样。受物理学研究分析“相互作用物”的启示，各种社会事物都可以通过计算机建立相应的模型。
　　这样的模型通常都很复杂，但是分析表明，即使最复杂的模型所得到的结果，也可用统计物理学的经验来加以解释。例如，那些社会行为模型表明人们的社会行为经常呈现非高斯性涨落和指数分布的统计特征，这些特征在物理学中很常见，是非平衡系统的产物。它们表明，人类社会像物理学非平衡系统一样，受着单个元素(在社会中就是各个人)的“强相互关联”的制约。这种“强相互关联”使系统整体行为在细节上很难预测，但并不是随机的、任意的。这也意味着，即使在非常复杂的人类社会系统中，也像较简单的物理系统一样，有着与细节无关的普遍统计特征。
　　在这一点上，人和物没有根本区别。
自由意志的选择有限
　　不过，一些社会科学家、思想家对人可以像物质粒子一样看待、可以用物理模型来分析感到不安：这不是意味着人们不过是能对外在的推力和拉力作出怪异木偶式反应的自动机吗？
　　过去，针对孔德等人所宣称的社会物理学观，俄国存在主义思想家陀思妥耶夫斯基曾宣称，在这样的“社会力”面前，人们将想尽各种办法来表现他们的自由意志，即使达到不理智、疯狂的程度也在所不惜。
　　而当代社会物理学研究已超脱这种争论。研究者不是从某种决定论的观点出发来分析人的行为，而只是从这样的事实出发：在现实中，我们的选择其实经常是极其有限的，我们不是那么自由。不管自由意志的理念多么可贵，社会规范和习俗的存在会使选择的可能性大大减少。生活在同一种文化中的人穿得相似，吃得也相似，使用的语言也一样。我们不会去问司机是否具有自由意志，因为他们在路上一个紧随一个，行进速度或多或少都差不多，这是可以预测的。在一场选举中，我们不会运用自由意志选举我们的祖母——我们只是在只写有少数几个人的选举名单中选择一个……
　　统计物理学并不限定我们心灵的“指南针”该指向哪个方向，它仅仅是断定这种指向的选择是有限的，而且这种选择特别地受到我们的近邻、我们的周围环境影响。这就是社会物理学存在的根据。
社会物理学
　　“社会物理学”这个名称其实并不新，19世纪法国社会学家奥古斯特·孔德最早提出了这个概念，他认为除天文物理学、地理物理学、力学物理学和化学物理学外，还应建立社会物理学。不过，认为社会领域也存在物理规律的思想实际上还可追溯到更早：古希腊哲学家柏拉图和古罗马历史学家西塞罗等人都论述过这个问题。近代，科学显现强大威力，在社会中逐渐成了主流文化，社会物理学思想就更普遍了。但由于社会的复杂性，这种思想更多的是一些原则性主张，没有多少实际研究。
　　当代社会物理学则对种种社会现象进行实在的物理学和数学分析，研究者大多是以物理学、数学为专业的自然科学家。物理学在对包含巨大量元素的复杂系统的研究中，开发出大量的有效分析方法和工具。特别是统计物理学不考虑系统单个元素特性而考察系统整体行为的研究方式，以及计算机应用，不仅令科学家拥有了研究复杂系统的手段，而且带来更大的启发：复杂的人类社会也可应用物理方法分析。(凌高)
链接：解词
社会物理学
　　“社会物理学”这个名称其实并不新，19世纪法国社会学家奥古斯特·孔德最早提出了这个概念，他认为除天文物理学、地理物理学、力学物理学和化学物理学外，还应建立社会物理学。不过，认为社会领域也存在物理规律的思想实际上还可追溯到更早：古希腊哲学家柏拉图和古罗马历史学家西塞罗等人都论述过这个问题。近代，科学显现强大威力，在社会中逐渐成了主流文化，社会物理学思想就更普遍了。但由于社会的复杂性，这种思想更多的是一些原则性主张，没有多少实际研究。
　　当代社会物理学则对种种社会现象进行实在的物理学和数学分析，研究者大多是以物理学、数学为专业的自然科学家。物理学在对包含巨大量元素的复杂系统的研究中，开发出大量的有效分析方法和工具。特别是统计物理学不考虑系统单个元素特性而考察系统整体行为的研究方式，以及计算机应用，不仅令科学家拥有了研究复杂系统的手段，而且带来更大的启发：复杂的人类社会也可应用物理方法分析。
声明：《国际先驱导报》授权新浪网独家报道
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小妖

凑个热闹。
像应用数学方面，特别俺熟悉的计算数学领域，对于交通流的研究主要是想用模型方程来表征动力学行为过程，当然，其中涉及的计算数值方法是一个非常重要的难点和重点，特别是模型方程的问题很重要。远的来说，奠基性的工作是由Lighthill和Whitham发表了论文《论运动学波》（M. J. Lighthill and G. B. Whitham. On kinematic waves: II. A theory of traffic flow on long crowded roads. Proc. Roy. Soc. London, Ser. A, 229:317－345, 1955.）开创的，虽然简单到仅有连续性方程就足够了，但是像交通激波的出现和交通堵塞消散时形成的稀疏波等种种非线性的波的特性在这个模型方程中都出现了。像楼主提到的ZHANG H.M.也在这个方面做出了很多的出色工作（如：H. M. Zhang. Anisotropic property revisited-when is it violated in vehicular traffic flow?preprint, 2000.），近年来，关于时停时走波的问题的也得到了一定的解决。个人觉的，在交通科学的应用数学领域，如果没有应用数学家的加入和参与，单靠交通工程者们无法解决这些交通问题，或者是说，无法得到交通现象产生背后的深刻的根源，只有提炼上升到科学角度，而不是仅仅停留在技术层面上，才有可能解决和解释一些交通现象的！
下面这段英文也一定程度上解释了国外的计算数学家们为什么关注一些诸如交通流等具有应用背景的领域问题：
The fields of hyperbolic and kinetic partial differential equations are central to many areas of mathematical physics and to the mathematical foundation of modern technology, both in"industry oriented aspects" (e.g. semiconductors, plasmas, fluid mechanics, continuum mechanics, ...) and in"society oriented aspects" (vehicular traffic, environmental sciences, ...).
A key aspect is the fact that time dependent equations are considered which model important classes of dynamic processes in nature and in human activity. The advances in the last decade make it possible to seriously deal also with dynamic numerical simulations of such problems. Time independent (elliptic) equations are also considered, mainly in connection to steady states (long time limits) of time dependent problems.
像国际上的著名计算数学、数值理论专家Randall J.LeVeque和舒其望等也一定程度上关注交通流的数值计算方法，特别是Randall J.LeVeque（美国华盛顿大学应用数学系教授）也发表了一篇文章《Some Traffic Flow Models Illustrating Interesting Hyperbolic Behavior》，在他的专著《Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems》中也有若干章节讨论交通流的问题呢！当然他们关注的内容可能和交通研究者关心的不一样，但是一些理论问题的解决确实也有助于交通的发展啊！
Randall J.LeVeque的文章《Some Traffic Flow Models Illustrating Interesting Hyperbolic Behavior》
楼下请继续

shoregh

其实交通什么都是，交通与数学、物理、经济、逻辑息息相关。
但是交通又什么都不是，做细了之后感觉跟交通的基础知识根本没有任何关系。

个人觉得交通系统太复杂，随机性太强，现在的理论还不能够模拟所有的情况，运用到实践中出现了很多的问题（当然这里面还有中国政治体制方面的问题、所谓的交通工程师敬业精神不强等原因），本来觉得随着理论的强化，交通问题会慢慢变好的，但是现实的情况却是交通问题越来越槽糕，并没有随着交通科学的发展有转好的迹象。

东南大学过秀成教授给我们上课的时候讲过，交通问题是一个无解的问题，其实想想很有道理。

xjtuits

交通系统十分复杂，是该领域研究者难啃的一块硬骨头。正因为交通包罗万象，才吸引了许多学科的研究者加入进来。从进行有效的交通管理着手，智能交通在我国得到了应有的重视，但似乎雷声大、雨点小，真正实施的所谓ITS系统无非就是一些交通监控以及系统集成类项目。交通监控可以提高交通安全，为管理者创造经济效益；交通信息集成系统可以提高管理效率，也方便了民众。但作为一个普通公民，更关心的是出门能够一路畅通。现在实施的所谓ITS更贴切地说，应该称作“交通信息化”，离“智能”相去甚远！
交通科学要能够健康发展并得到领导同志的认可从而得到政府的大力支持，太需要实现在交通理论指导下成功实施的具体项目案例了，从而能够将交通理论和交通工程紧密结合起来。在ITS领域，交通控制和交通仿真很热门。做交通仿真的，为什么不把自己的仿真器拿去现场测试一下，看看仿真的结果跟现场实际数据究竟相差多少，需要怎样改进模型；而不是坐在实验室里，只要仿真动画输出跟直觉一致，得到的仿真输出数据符合经验数据就万事大吉了。做交通控制算法研究的，不少人成天挖空心思去琢磨如何把最时髦的理论拿到交通控制领域一用，发几篇漂亮的paper就是终极目标。这些论文中，绝大部分仿真试验对象通常都十分简单，产生仿真数据的方法也不具有说服力，很难相信这些方法在实际中是真正有效的。尽管区域交通控制已是主流，但交警们的体会是能够把一个孤立路口控制好的系统都是难能可贵了，呵呵。
一个研究者如果把解决具体的交通问题作为自己的研究目标，那么他应该贴近实际地去思考交通问题，哪怕到交叉口去蹲点、在天桥上俯瞰滚滚车流，去认真思索，只要能够解决问题，不在乎所用的理论工具是否时髦。理想的情况是，交通工程注重交通科学的应用，交通科学关注交通现象的提炼、抽象，站在更高的地方，用更广阔的视野去分析交通现象、探索解决之道，并指导交通工程的实践。
交通管理不应只是强调技术的应用，同样应该重视的是公众交通素质的培养，有的不良交通习惯甚至可以通过法律和法规加以约束。一些理论上难以克服的困难，有时通过简单的技术手段甚至就可以解决。不管交通控制系统多么先进，如果闯红灯的车辆多一些，估计也会变得没用！现在大城市中不少主要路口都装有电子警察，闯红灯的车辆也就十分罕见了。因此，交通系统中现在难以从理论上加以刻画的现象，可能过不了多久就会有很好的解决方案了，不应该太过悲观：）

黄王之后

交通系统本身就是一个复杂，涉及人、社会和车辆。在90年代以前，发展为什么那么缓慢，特别是，Bando模型30年之后才建立，这说明交通流理论的发展一定要其它学科的参与，这里面得益于非线性物理和统计物理的发展以及计算机科学的发展，当你读到Wolfram最近写的巨著《一种新科学－元胞自动机》，就会感到非线性物理和统计物理和计算机科学的结合，给当今科学的很多领域以一种震撼式的发展，笔者读了元胞自动机交通流NaSch模型，再比较LBM方法，体会就很深。这就是科学的发展！而且它们的发展不仅仅局限于traffic，很可以拓宽到复杂网络理论，最近的复杂网络理论的风起云涌的发展，目的研究新一代internat。这说明了科学发展对工程的促进潜力

bj2008

楼上谈得非常好，与高自友就是近来一直倡导与推行的研究理念相一致。以下是高自友教授近来在多个场合强调的交通科学应具有的研究特色：
   利用系统科学的原理和方法对交通运输系统开展研究。由于交通运输系统是一个典型的开放的复杂巨系统，因此本一级学科主要以系统理论为基础，以系统分析与集成技术为手段，通过对交通运输系统目标的分解、协调、综合、优化与实施而实现复杂系统的建模与分析；特别注意将道路交通流状态、网络交通流模型与复杂交通网络演化相结合进行系统而深入地研究，并为相关国民经济领域服务。
    高自友教授的研究小组近来在Mod Phys B,C以及Chin. Phys. Lett.等上发表了一些相关的论文，主要研究的是将道路交通流状态、网络交通流模型与复杂交通网络演化相结合进行系统而深入地研究，很有意思。其中最近发表的一篇论文（Evolution of Traffic Flow with Scale-free Topology，2005，Vol.22,No.10,2711-2714，与李克平合作）有一定的代表性，部分回答了楼上的问题。

bj2008

这里列出高自友教授的在一篇综述文章的摘要：
复杂网络的研究遍及多个学科领域，如物理学、生物学、经济学、计算机通信等等。其结构复杂性、时空复杂性和动力学特性研究是当今各个领域科学家们所探讨的热点问题。本文首先综述了当今关于小世界网络、无标度网络以及复杂加权网络的最新研究成果，并从城市交通系统的角度出发，指出了利用复杂网络理论、动力系统理论、现代控制理论及交通科学和工程等多学科综合交叉理论与方法，在探索城市交通网络的时空复杂性及其演化机制，揭示交通流的演化过程，给出缓解和预防交通拥堵的合理控制方案，指导交通实践，都具有重大的科学理论意义与实际应用价值，是值得深入研究与探讨的大问题。并进一步指出了一些今后关于城市交通网络复杂性问题的研究主题。

过路人

黄王之后说得不错。我听过一位数学大师说过，中国古代没有科学只有技术（在我印象中好像是丘大师说得），这说明中国传统的是非常重视技术的，可能缺乏从众多的现象中寻找规律吧。伽利略就是从现象抓住规律，从而上升到理性认识；爱因斯坦就非常擅长理性思维，他与bohr关于量子力学的论战，比如量子纠缠态等，促进当今量子通讯技术的发展。非常请教bj2008一个复杂网络的问题，“小世界网络、无标度网络以及复杂加权网络...”究竟是无标度网络的小世界特性还是小世界网络、无标度网络是分别不同的网络，或者上述都是。谢谢！

bj2008

应该不仅仅是指小世界网络和无标度网络，还应包括随机网以及规则网的各种特性(主要是根据现实中各种交通网络的统计特性），特别是考虑网上的交通动力学特征，这对指导城市交通网络设计以及合理的城市规划应有重要的意义。

黄王之后

本人同意过路人的看法，小世界网络、无标度网络以及复杂加权网络等都是复杂网络，而无标度网络以及复杂加权网络都有可能具有小世界特性。

宋涛

对于复杂网络而言，其定义到目前为止学术界还没有给出一个统一、清晰的数学表示，或是具有明确物理内涵的数学描述。对于复杂网络的研究来说，其起源往往可以追溯至随机网络的研究，但是由于随机网络的研究到目前为止已经很成熟了，因此部分研究者也将随机网络排除在现有的复杂网络研究的范畴之内。
个人倒是认为，复杂网络的研究是理论物理界掀起的一次研究的高潮，复杂网络研究的内容无一不是涉及到网络属性的统计性质以及制约其运行规律的规则，无论是动力学机理还是运动学的。平均路径长度的“小世界”特性，节点之间的群聚系数的大小以及节点度分布呈现的无尺度或是幂律分布，还有度度相关性的联系，种种这些都是复杂网络的统计规律的特性，但是对于这些统计规律背后隐藏的支撑规则，也就是是所谓的动力学机制，研究者们目前还不能非常确切的给出根源。
对于交通网络能否适用复杂网络的相关理论来研究，个人觉得由以下几点需要特别的慎重对待：
1、复杂网络的研究的对象绝大多数是物理距离不相关的系统，这些系统各个部件之间的相互作用不明确，其系统具有非平凡网络拓扑结构并自然呈现出这种不明确性。交通网络归根结底是建立在地理空间上的，特别是平面交通网络，这种建立在二维欧基里德空间上的交通系统，其部件之间的物理距离明确且唯一可定，由此相互作用的强度可由物理距离唯一确定，什么与什么之间的相互作用是明确的，因此交通网络的研究对象必须与复杂网络研究的特定要求相一致！
2、复杂网络研究对象大多数具有上万甚至上亿个节点和边，它们的统计特性规律容易被找出并且明确的显示出来，而交通网络可能仅有上千个节点和边，规模并不足够大，数据量显得较少，因此统计规律不一定容易找出，离做统计描述的差距很大。特别是对小规模的网络而言，像标度行为和平均性质等概念都比较难以定义，因此需要提出切合交通网络描述的新的概念甚至是用以刻画性质的数学工具！
3、利用复杂网络来研究交通网络很重要的一项内容是模拟网络的演化，或者说是理解交通网络宏观性质所需的动力学理论。但是一般而言，当网络上动力学的时间尺度与刻画网络结构的时间尺度可以相比时，动力学过程才会影响网络结构的演化，这一目前发现的普遍适用于复杂网络演化规则的结论显然对于交通网络而言不太适用。对于交通网络的结构变化，显然政策性的因素远大于内部的动力学激励机制，因此对于交通网络动力学的研究的结论与实际网络的结构是否对应实在是一项艰巨的挑战！
个人观点，欢迎批评指正！

qdliutl

宋涛说的在理，也来凑凑热闹！

下面引用由宋涛在 2005/12/17 10:02pm 发表的内容：
1、复杂网络的研究的对象绝大多数是物理距离不相关的系统，这些系统各个部件之间的相互作用不明确，其系统具有非平凡网络拓扑结构并自然呈现出这种不明确性。交通网络归根结底是建立在地理空间上的，特别是平面交通网络，这种建立在二维欧基里德空间上的交通系统，其部件之间的物理距离明确且唯一可定，由此相互作用的强度可由物理距离唯一确定，什么与什么之间的相互作用是明确的，因此交通网络的研究对象必须与复杂网络研究的特定要求相一致！

无论度驱动、加权驱动、握手模型（Wang Wenxu）甚至节点状态驱动、节点间的效用偏好驱动之类的生成模型，理论解析都可以得到目前定义的复杂网络特性，如小世界和无标度。在小规模的网络上也可以统计得到。
当更多需要考虑物理距离时，无标度的特性往往很难满足。比如Barrat,Barth´elemy and Vespignani(2005)做过的东西（见附件）。

关于提到交通网络演化模型的问题，其实就是哪个东东在交通网络的演化过程中起决定作用的问题。我不认为政策性的因素远大于内部的动力学激励机制，宋涛似乎有夸大的嫌疑（虽然说存在很多现实问题）。演化其实就是一种长期的趋势，适时、适地、适人的政策才会发挥作用。表面上来看，似乎这种政策也可以看成一种演化模型的生长规则，但就如被修剪的盆景一样，生长的内在机理能够说是由于修剪造成的吗？修剪只是适时的改变它的生长方向。
就交通网络演化模型的内在生成机理而言，宋涛好像提到“相互作用的强度可由物理距离唯一确定”，不知有没有成型的大作出现。另外，北交大的高自友教授课题组在交通网络演化模型方面做得比较多。
http://219.232.54.3/cgi-bin/LB5000/topic.cgi?forum=42&topic=473&show=0
提到的复杂网络与交通流相联系的文章，Gao Ziyou and Li Keping, 2005, Evolution of Traffic Flow with Scale-free Topology, Chinese Physics Letters, 22(10), 2711. (SCI)，不知是怎样演化的。欢迎北交大的交通同仁可以上传这篇文献，让大家学习一下。