ボトルネック

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ボトルネック概念図

ボトルネック (bottleneck) とは、システム設計上の制約の概念。英語の「瓶の首」の意。一部(主に化学分野)においては律速(りっそく、「速さ」を「律する(制御する)」要素を示すために使われる)、また『隘路(あいろ)』と言う同意語も存在する。

80-20の法則などが示すように、物事がスムーズに進行しない場合、遅延の原因は全体から見れば小さな部分が要因となり、他所をいくら向上させても状況改善が認められない場合が多い。このような部分を、ボトルネックという。

瓶のサイズがどれほど大きくても、中身の流出量・速度(スループット)は、狭まった首のみに制約を受けることからの連想である。

ボトムネックは誤記。

さまざまなボトルネック[編集]

以下に、いろいろなシステムにおけるボトルネックの例を挙げる。

情報技術[編集]

  • ノイマンズ・ボトルネック(フォンノイマン・ボトルネック)。ノイマン型も参照。
  • プログラミングでは特にボトルネックが劇的な性能差を引き起す場合(百倍から百万倍などのケース)があるため、処理時間の分布を分析することは重要である(性能解析)。逆にボトルネックではない部分をいくら改善しても、かかるコストに対して得られる向上は少なく全体の損失となる(アムダールの法則。この点は他の項目においても同様である)。ボトルネックを感知する能力は設計者として重要な資質である。
  • ネットワークでは通信帯域幅が狭い地点を指す。ネットワーク上における一地点の通信が混雑もしくは低速の場合、その前後のネットワークの速度が高速またはデータが疎に係わらず通信速度の最大値が混雑している一地点の速度に抑えられてしまう。
    • 通信経路上における、スイッチルーター等のネットワーク機器のネットワーク転送性能や、ネットワーク回線の帯域幅がボトルネックになる。また、経路上の特定の回線やルーターで輻輳が発生した場合にも同様である。
    • 通信の主体となるコンピュータ自体において、内部バス転送性能、ディスクの入出力性能などがボトルネックになる事がある。(スループット参照)
    • プロトコルの各種制御(パケット通信、誤り制御、フロー制御等)によるオーバーヘッドがボトルネックになる場合もある。
  • インターネットについて、前記と同様のものを指す。以下は、インターネット利用において特に見られる現象。

経済・経営[編集]

交通や河川[編集]

河川道路等では流量の妨げとなっている箇所のことをいう。具体的には、赤信号時間が相対的に長い交差点や幅員減少・車線減少により渋滞を起こす箇所、河川断面が狭隘となり十分な水量を流下させることができない箇所のことをいう。また、国土交通省では都市部の踏切について列車本数が多いため道路交通に支障をきたす箇所、一般的には「開かずの踏切」と呼ばれる踏切を「ボトルネック踏切」と呼んでいる。歩行者交通では出入り口や階段などがボトルネックとなる。群集事故の原因となりやすいため、混雑が予想される場合はあらかじめ適切な通路設計や誘導を要する。

進化[編集]

遺伝的ボトルネックすなわち遺伝的多様性の急激な減少。狭い瓶の首から少数のものを取り出す場合と同じ原理であることからいう。

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ライフル拳銃に用いられる金属製薬莢を用いた実包の中には、薬莢自体の径よりも小さな弾頭を取り付ける為に、薬莢の径を弾頭の大きさに合わせて絞り込んだ形状のものが用いられる事があり、この薬莢の絞りをボトルネックと呼ぶ。こうした構造とする事で弾頭径と同径の薬莢を用いるよりも装薬量を増やせる為に、弾頭の推進力が増し、初速が増す事で威力や飛距離を伸ばす事が可能となる。しかし、ボトルネックを用いた実包を使用する銃器の場合、薬室を薬莢のボトルネックに合わせて精密に加工する必要があり、発射圧力も増す為に強固な閉鎖機構が必要となる為、ハンドガンにおいて銃器を小型化したい場合や、リボルバーストレートブローバックなどの出来るだけ簡素な構造としたい場合にはボトルネックは用いられない事が多い。

化学[編集]

物理化学における反応速度論で、律速段階とは化学反応機構の中で最も遅く、その結果として生成物を生成する全反応の速度を支配する反応である[1]

参考文献[編集]

  1. ^ A. G. Whittaker; A. R. Mount; M. R. Heal; 中村亘男訳 『キーノート化学シリーズ 物理化学キーノート』 シュプリンガー・フェアラーク東京、2002年ISBN 4-431-70956-8 

関連項目[編集]