城市中出行的效率与不可逆性

我们知道，物理系统中的最大效率由可逆过程达到。那么有趣的是，看看不可逆性如何影响其他系统（例如城市）中的效率。在本研究中，我们聚焦于城市中出行的一个循环过程（家到工作场所再回到家）以探讨上述问题。为此，我们提出了一个出行的最小模型，以及该过程效率与不可逆性的合理定义；更确切地说，我们取每次出行总数所对应的总出行时间之倒数为效率，取前向与后向流分布的相对熵为过程不可逆性。我们对模型在人口分布、出行律与出行策略的合理选择下进行了数值模拟。结果表明，出行效率确实与上述不可逆性度量负相关。网络结构以及流对出行时间的影响在此是主要因素，它们影响了到达目的地与返回出发地的时间间隔，这些间隔通常大于出发的时间间隔。这进而引起后向流偏离前向流，并导致系统中的熵（无序或不确定性）产生。本研究的发现可能有助于更准确地刻画城市效率，并更好地理解这些复杂系统的主要工作原理。