第26話

最短経路

地図アプリが一瞬で道を出す

最短経路の動画のサムネイル

喫茶店の20分で生まれた方法が、いまも毎日の道案内を支えている。近い所から塗りつぶす、という発想。

この動画で話すこと

1956年、喫茶店でコーヒーを飲みながら20分ほどで考えられた方法が、いまも地図アプリの奥で動いています。全部の道順を試すと何通りになるのか。近い所から確実に塗りつぶす、ダイクストラ法の考え方。ゴールの方角をひいきする改良、渋滞の予測、そして「最短」と「最適」は違う、という話まで、5分で。

章

  1. 喫茶店の20分
  2. 今日の現在地
  3. 全部は試せない
  4. 近い所から塗りつぶす
  5. ゴールをひいきする
  6. 距離より、時間
  7. カーナビと日本
  8. 「最短」と「最適」は違う
  9. いい考えは休憩中に
  10. 次に見るなら
  11. 応援のお願い

ナレーション全文

1956年、オランダ。若い研究者が、婚約者と買い物の途中、喫茶店でひと休みしていました。

コーヒーを飲みながら、紙もペンも使わずに、20分ほどで、ある方法を思いつきます。それが、いまも、地図アプリの奥で動いています。

家から駅まで、いちばん近い道は。全部の道順を試せば、答えは出ます。

ただ、碁盤の目の街を、20ブロック四方、遠回りせずに斜めに横切るだけで、道順は、計算すると、およそ1400億通り。全部は、試せません。

喫茶店で生まれた方法は、こうです。出発点から、いちばん近い交差点を、ひとつ確定する。次に近い交差点を、確定する。

水が、低いほうから順に広がるように、近い所から、確実に塗りつぶしていく。ゴールに届いたとき、それが最短です。

遠回りは、最初から調べない。だから速い。考案者の名前から、ダイクストラ法と呼ばれます。

ただ、これだと、ゴールと反対の方向にも、律儀に広がってしまいます。1968年、改良版が出ました。ゴールの方角を、少しだけ、ひいきする。

さらに、道には格があります。遠くへ行くなら、路地より幹線道路。先に近道の表を作っておく工夫で、数百万の交差点がある道路網でも、答えは、1万分の1秒ほどで出ます。

でも、知りたいのは、距離より、時間です。道は、混みます。

そこで、今の混み具合と過去の傾向から、この先の渋滞を予測する。2020年には、AIを使って、到着時刻の予測の精度を、都市によっては最大で5割改善した、と報告されました。東京も、対象です。

ちなみに、衛星で位置を知るカーナビを、世界で初めて売り出したとされるのは、日本のメーカーです。1990年ごろのことです。

ただし、「最短」と「最適」は、違います。アプリが全員に同じ抜け道を教えると、静かな住宅街が、渋滞します。

アルゴリズムが見ているのは、あなたの到着時刻だけ。道ばたで遊ぶ子どもは、計算に入っていません。

20分の思いつきが、70年たったいまも、世界中の道案内を支えています。

いい考えは、案外、休憩中に来ます。行き詰まったら、コーヒーをどうぞ。最短で届くかは、保証しませんが。

出典・参考

  • Dijkstra, "A note on two problems in connexion with graphs", Numerische Mathematik 1, 269 (1959)
  • Hart, Nilsson, Raphael, "A Formal Basis for the Heuristic Determination of Minimum Cost Paths" (1968)
  • Geisberger et al., "Contraction Hierarchies" (2008)
  • 地図サービスの開発元による到着時刻の予測の報告(2020年)

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