トレード・オフ

トレードオフ（またはトレードオフ）とは、セットまたはデザインの品質、量、または特性を低下または失うことで、他の側面で利益を得るという状況的な決定です。簡単に言えば、トレードオフとは、あるものが増えると、別のものが減少する必要があることです。トレードオフは、単純な物理学を含む多くの起源の制限から生じます。たとえば、特定のスペースには特定の体積の物体しか収まらないため、いっぱいになった容器からさらに物体を受け入れるにはいくつかの物体を取り除く必要があります。また、容器は少数の大きな物体を運ぶことも、複数の小さな物体を運ぶこともできます。トレードオフは通常、ギターの弦をチューニングしてさまざまな音を演奏できるようにすることや、さまざまなタスクに時間と注意を割り当てることなど、単一の物体のさまざまな構成を指すこともあります。

トレードオフの概念は、各設定の長所と短所を十分に理解した上で、戦術的または戦略的な選択を行うことを意味します。経済的な例としては、リスクはあるものの大きなリターンが見込める株式に投資するか、一般的に安全ではあるもののリターンが低い債券に投資するかという決定が挙げられます。

トレードオフの理論的説明にはパレート最前線が関係します。

トレードオフの概念は日常生活の状況を説明するためによく使われます。^[1]

経済学では、トレードオフは特定の選択の機会費用、つまり最も好ましい選択肢を放棄することの損失として表現されます。^[2]トレードオフとは、同じ必要なリソースを使用して作成または取得できる他のものよりも、特定の製品、サービス、または経験を取得するために行わなければならない犠牲を伴います。たとえば、バスケットボールの試合に行く人にとって、機会費用は、自宅で特定のテレビ番組を視聴する選択肢の損失です。バスケットボールの試合が勤務時間中に行われる場合、機会費用は仕事を休む必要があるため、数時間の仕事の損失になります。

特定の国内のトレードオフ環境には、原材料の入手可能性、熟練労働力、製品を生産するための機械、技術と資本、合理的な時間枠で製品を生産するための市場レートなど、多くの要因が影響します。

経済学におけるトレードオフは、多くの場合、パレート限界線（経済学者ヴィルフレド・パレートにちなんで名付けられた）によって図式的に表される。パレート限界線は、あるもののさまざまな量に対して、他のものの最大（または最小）の量が得られることを示す。例えば、生産理論では、ある財の産出量と別の財の産出量との間のトレードオフは、生産可能性限界線によって図式的に表される。パレート限界線は、多目的最適化でも使用される。金融では、資本資産価格設定モデルに、ポートフォリオ収益の分散によって測定される、特定のレベルのリスクに対してポートフォリオが得ることができた最高レベルの期待収益を示す有効限界線が含まれる。

個人のトレードオフの機会費用の例としては、フルタイム労働者が年収 5 万ドルで仕事を休んで、年間授業料 3 万ドルの医学部に通い、7 年間の勉強で医師として 15 万ドルの収入を得るという決断が挙げられます。簡単にするために、医学部ではフルタイムの勉強しかできないと仮定すると、仕事を辞めようと考えている個人は、医学部に行かずに仕事で 5 万ドルの収入を得るか、医学部に通って給料が 5 万ドル減り、授業料として 3 万ドルを払わなければならないが、7 年間の勉強で年間 15 万ドル以上の収入を得るかというトレードオフに直面することになります。

屋内で使用し、その後路上に持ち出してゴミ収集容器に捨てるゴミ箱は、小さいものでも大きいものでも構いません。大きいゴミ箱はゴミ収集容器に捨てる頻度はそれほど多くありませんが、いっぱいになると非常に重くなり、移動が困難になる場合があります。大きいゴミ箱と小さいゴミ箱のどちらを選ぶかは、ゴミを捨てる頻度と使いやすさのトレードオフです。

食品廃棄物の場合、2 つ目のトレードオフが存在します。大きなゴミ箱はキッチンに長時間放置される可能性が高く、食品が腐敗して悪臭が発生します。小さなゴミ箱は、より頻繁にゴミ捨て場に出す必要があるため、悪臭が大幅に軽減または除去されます。もちろん、大きなゴミ箱を使用する場合は、単に頻繁にゴミ箱を外に持ち出すだけで済みますが、大きなゴミ箱は頻繁に取り出すのが面倒で、ユーザーはいつゴミ箱を取り出すかについてよりよく考える必要があります。^{[引用が必要]}

寒冷な気候では、すべての指が同じコンパートメントにあるミトンは手を暖かく保つのに効果的ですが、この配置では指の動きが制限され、手の機能が十分に発揮されません。指が別々になっている手袋にはこの欠点はありませんが、ミトンほど指を暖かく保つことはできません。そのため、ミトンと手袋では、暖かさと器用さの間でトレードオフが生じます。 ^[3] 同様に、暖かいコートはかさばり、着用者の動きの自由度を妨げます。薄いコートは着用者の動きの自由度を高めますが、厚いコートほど暖かくはありません。

音楽をコンパクト ディスクからコンピューターにコピーする場合、ハード ディスクの容量を節約するためにMP3などの非可逆圧縮形式が日常的に使用されますが、一部の情報が失われるため、音質が低下します。FLAC やALACなどの可逆圧縮方式は、より多くのディスク容量を必要としますが、音質には影響しません。

大型車は多くの人を乗せることができ、クラッシャブルゾーンも大きいため、事故の際も安全である可能性があります。しかし、重量が重い傾向があり（空気力学的にあまり優れていないことが多い）、そのため燃費が比較的悪いことがよくあります。^[4]スマートカーなどの小型車は2人しか乗せられず、軽量なので燃費が良いです。同時に、小型車はサイズと重量が小さいため、クラッシャブルゾーンも小さくなり、事故の際に乗員が保護される範囲が狭くなります。さらに、小型車がより大きく重い車と事故を起こした場合、小型車の乗員はより悪い状況に陥ります。このように、車のサイズ（大きいか小さいか）は、乗客の定員、事故の安全性、燃費に関してさまざまなトレードオフを伴います。

陸上競技では、短距離走はマラソン走とは異なる身体的特徴を要求します。^{[5]したがって、}オリンピック などの大会ではこの2つの競技は別個の種目となり、それぞれの競技には別個の選手チームが存在します。プロのランナーがマラソン走よりも短距離走のどちらに向いているかは、ランナーの形態や生理機能（筋繊維の種類の違いなど）に加え、ランナー個人の興味、好み、その他の動機付け要因に基づくトレードオフです。スポーツリクルーターは、将来のアスリートがチーム内でどの役割に最も適しているかを判断する際に、これらのトレードオフを考慮します。

生物学では、いくつかのタイプのトレードオフが認識されています。^[6] 最も単純に言えば、トレードオフは、1つの形質の有益な変化が別の形質の有害な変化に結びついている場合に発生します。^[7]環境資源管理では、異なる目標間でトレードオフが発生します。たとえば、生物多様性の保全、炭素隔離、森林減少・劣化に由来する温室効果ガス排出削減プログラム（REDD+）の資金分配における公平性の間でトレードオフが発生します。これらの目標の1つを最大化すると、他の2つの目標の結果が減少するからです。^[8]

この用語は進化の文脈でも広く使われており、その場合、自然選択と性選択のプロセスが最終的な決定要因として言及されます。 ^[9]生物学 では、トレードオフと制約の概念は密接に関連していることがよくあります。^[10]

人口統計学におけるトレードオフの例には、成熟、繁殖力、親の世話、出産、老化、配偶者選択などがある。例えば、繁殖力（子孫の数）が高いほど、各子孫が受ける親の世話は少なくなる。繁殖力の関数としての親の世話は、負の傾きの線形グラフを示す。人口学的補償として知られる関連現象は、種のライフサイクルのさまざまな要素（生存、成長、繁殖力など）が分布範囲にわたって負の相関を示す場合に生じる。^{[11] [12]}例えば、生存率は分布の北端に向かうほど高くなるが、繁殖力または成長は南に向かうほど高くなり、種が環境勾配に沿って存続できるようにする補償につながる。ライフサイクル要素の対照的な傾向は、資源配分のトレードオフを通じて生じる場合もあれば、環境条件に対する独立していながら反対の反応を通じて生じる場合もある。

トレードオフは工学において重要です。例えば、電気工学では、増幅器において負帰還が使用され、ゲインと引き換えに帯域幅の改善、ゲインやバイアスポイントの安定性、ノイズ耐性、非線形歪みの低減などの他の望ましい特性が得られます。同様に、トレードオフは医療機器において、必要な測定品質を保証しながら電力効率を最大化するために使用されます。^[13]

コンピュータサイエンス では、トレードオフは商売の道具としてみなされます。多くの場合、メモリを多く使用するとプログラムの実行速度が速くなります (空間と時間のトレードオフ)。次の例を考えてみましょう。

• 画像を圧縮すると、圧縮と解凍を実行するための CPU 時間を犠牲にして、転送時間/コストを削減できます。圧縮方法によっては、画質の低下というトレードオフも伴う場合があります。
• ルックアップ テーブルを使用すると、テーブルを保持するためのスペースを犠牲にしてCPU時間を短縮できる場合があります。たとえば、バイトのパリティを決定するには、各ビットを個別に確認するか (シフトとマスクを使用)、可能なビット パターンごとにパリティを提供する 256 エントリ テーブルを使用するか、上位ニブルと下位ニブルを組み合わせて 16 エントリ テーブルを使用します。
• 状況によっては (文字列操作など)、コンパイラはインライン コードを使用して速度を向上させたり、ランタイム ルーチンを呼び出してメモリを削減したりできる場合があります。コンパイラのユーザーは、速度とスペースのどちらがより重要かを示すことができる必要があります。

ソフトウェア工学研究所には、トレードオフを分析するための特別な方法があり、^[14]アーキテクチャトレードオフ分析法（ATAM）と呼ばれています。

戦略ボードゲームではトレードオフが頻繁に発生します。たとえば、チェスではポーンをトレードしてより良いポジションを得る場合があります。最悪の場合、チェスのプレイヤーはキングを守るために貴重な駒（クイーンであっても）を失うことさえトレードオフする場合があります。囲碁では、厚みを影響力とトレードオフする場合があります。

倫理には、異なる人々の利益や異なる原則など、互いにトレードオフしなければならない利益をめぐる競争が含まれることがよくあります (たとえば、非人道的または違法な実験から得られた情報を今日の病気の治療に使用することは倫理的でしょうか)。

医療においては、患者と医師はトレードオフを伴う難しい決断に直面することがよくあります。一例として、局所性前立腺がんが挙げられます。この場合、患者は余命延長の可能性と、治療によるストレスや不快な副作用の可能性（患者のトレードオフ）を比較検討する必要があります。

政府のトレードオフは、いつの時代も最も議論の多い政治的、社会的困難の 1 つです。政治はすべて、ほとんどの人々や政治家にとって最も中核となる価値観に基づく一連のトレードオフと見ることができます。政治キャンペーンにもトレードオフが伴います。攻撃的な広告は政治基盤を活性化させるかもしれませんが、未決定の有権者を遠ざけてしまうことがあります。

勤務スケジュールでは、従業員は「9/80」のトレードオフを使用することが多く、これは、80 時間の勤務期間を、従来の 8 時間勤務の 10 日間よりも 9 時間に近い勤務時間の 9 日間という狭いグループに圧縮し、従業員が隔週の金曜日を休めるようにするものです。

• アーキテクチャトレードオフ分析方法
• バイアスと分散のトレードオフ
• 生物学的制約
• キャリアの制約
• 費用便益分析
• 検出誤差のトレードオフ
• 経済（言語学）
• 進化医学
• 進化生理学
• 進化のトレードオフ
• 交渉
• パラドックス
• 患者のトレードオフ
• リスクアセスメント
• リスク管理
• 空間と時間のトレードオフ
• システム理論
• 時間のトレードオフ
• 資本構成のトレードオフ理論
• ウィリアムソントレードオフモデル
• 無差別曲線

• Albuquerque, RL de, KE Bonine, T. Garland, Jr. 2015. フリノソマトカゲ科のトカゲではスピードと持久力はトレードオフにならない。生理生化学動物学 88:634–647。
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• 生理学および生化学動物学に重点を置いたコレクション: 生態学的および進化的生理学におけるトレードオフ