サイエンス

最速で飛行機の搭乗を行う方法を物理学者が調べたら直感に反した結果に

by Rawpixel

飛行機に搭乗する際には、ファーストクラスの人や子ども、高齢者が優先的に搭乗するようになっていますが、どのような順序で搭乗を行えば最も効率的なのか?という問題は、いまだ解決していないところ。そんななか、物理学者が「搭乗に時間がかかる人」と「搭乗を速く行える人」のどちらを先に搭乗させるべきかをシミュレーションしたところ、直感に反して「搭乗に時間がかかる人を先に乗せた方が搭乗完了までにかかる時間は短い」ということが示されました。

Phys. Rev. E 100, 062313 (2019) - Lorentzian-geometry-based analysis of airplane boarding policies highlights ``slow passengers first'' as better
https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.100.062313

Letting slower passengers board airplane first really is faster, study finds | Ars Technica
https://arstechnica.com/science/2020/01/letting-slower-passengers-board-airplane-first-really-is-faster-study-finds/

「どうすれば飛行機の搭乗をより速くスムーズに行えるようになるか?」という問題には、これまで数々の研究者が取り掛かってきたところ。2011年には天体物理学者であるジェイソン・ステファン氏が、飛行機の搭乗問題は巡回セールスマン問題と同じだと考え、「飛行機の後方の席から客を乗せていくのが最も効率的である」という予想を行いました。

しかし、ステファン氏が実際に計算してみたところ、この方法は最も効率が悪いことが発覚。コンピューターシミュレーションによってステファン氏が導き出した「最善の方法」は、「中央の通路を挟んで右側と左側交互に、後ろから前へ、かつ窓側から通路側へと順番に座席に着いていく」というものだったそうです。


実際にボーイング757で実験を行ったところ、ステファン法は「後ろから前に乗せていく方法」の2倍の速度、ランダムな搭乗の20~30%速い速度で乗客を席につかせることが可能でした。ステファン氏は「搭乗プロセスを並行させるほど速度は上がります」と述べており、左右交互に着席することがこの方法の鍵だとしました。

そして2019年12月に発表された最新の研究で、ステファン氏はアインシュタインの一般相対性理論の数学的基礎であるローレンツ幾何学を使用して搭乗プロセスをモデリングするという、これまでとは異なるアプローチを採用しています。この結果、直感に反して飛行機の搭乗は「搭乗に時間がかかる乗客を優先すると効率的になる」ということが示されたとのこと。「これは時空における2つのイベントとの関係に似ていて、一方の乗客が他方の乗客をブロックしていると2人の乗客は時間的に分離され、同時に着席することができれば空間的に分離されることになります」とステファン氏は述べました。

具体的にいうと、時間がかかる乗客を先に乗せる方が、時間がからない乗客を先に乗せるよりも28%効率的であることが示されました。この結果は、時間のかかる乗客の数や、着席までにかかる時間、通路における乗客の密度などを考慮しても変わらなかったとのことです。

以下の図は赤いグラフが「速い乗客を先」、青いグラフが「遅い乗客を先」に乗せた時の、搭乗完了までにかかる時間を示したもの。途中までは「速い乗客を先」に乗せた方がスムーズですが、最終的には「遅い乗客を先」に乗せた方が搭乗完了までの時間が短くなっています。


ステファン氏はこの現象について「瓶に石や砂を詰め込もうとする時と同じ」と説明しており、「最初に砂を入れてしまうと大きな石を入れる余地がなくなりますが、大きな石を最初に入れれば回りの隙間に砂を入れることができる」と述べました。

もちろんシミュレーションと実際の搭乗とは状況が異なり、現実にはファーストクラスの存在や搭乗を指示する人の数などを考慮する必要があります。一方で、航空会社が搭乗のポリシーを作るために、このような研究は非常に役立つものだとも考えられています。

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in サイエンス, Posted by logq_fa

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