Будущее без пробок на дорогах может наступить прямо завтра

  • 30 июня 2016
Вечерний трафик Правообладатель иллюстрации Getty Images

Искусственный разум автомобилей сможет устранить заторы еще до их появления, считает обозреватель BBC Autos.

Автомобильные пробки по определению создает каждый из нас.

Их причиной может стать авария, строительные работы, столкновение внедорожников на выезде с концерта Билли Джоэла...

И если вы являетесь частью транспортного потока, вы же автоматически становитесь и частью проблемы.

Однако устранить проблему некоторых заторов, которые, казалось бы, не имеют очевидной причины, можно при помощи одного неочевидного решения.

Один-единственный водитель, вооруженный начальными познаниями в гидродинамике, может предотвратить или "растворить" даже километровую пробку.

Используя те же методы (и некоторые современные технологии) совместно, водители могут существенно и надолго сократить количество пробок на автострадах.

И для этого не надо дожидаться появления беспилотных автомобилей.

Шокирующая правда об автомобильных пробках

В браузерной видеоигре Error-Prone вы сами и еще 25 участников можете контролировать скорость нарисованного автомобиля, нажимая или отпуская клавишу на клавиатуре.

Конечно, машины собьются в кучу, но это еще не все печальные последствия: как вы понимаете, даже небольшие отклонения в скорости приведут к эффекту резонанса в кольце машин, который будет усиливаться по легко рассчитываемой формуле, пока эти виртуальные путешественники не превратятся в груду металлолома.

Попробуйте поиграть сами, используя всего одну клавишу, и вы, скорее всего, придете к такому же результату.

Или посмотрите видео, в котором ученые попытались воспроизвести такой сценарий в реальности.

Error-Prone была придумана, чтобы показать, насколько безопаснее и эффективнее на дорогах были бы автомобили-роботы: действительно, когда все машины запрограммированы из единого центра на движение с одинаковой скоростью по одному и тому же маршруту, они не сталкиваются.

Довольно-таки очевидно, правда?

Но игра еще и отлично демонстрирует формирование так называемых фантомных пробок - тех самых каждодневных ситуаций, когда затор образуется, казалось бы, безо всякой видимой причины.

Как и в большинстве случаев, виновато в этом несовершенство человеческой природы.

Правообладатель иллюстрации Thinkstock
Image caption Кто-то впереди притормаживает - в итоге стоит весь поток

Где-то там, в километрах впереди от той точки, в которой вы в итоге застрянете вне себя от злости, некий водитель немного притормаживает, заставляя идущую позади машину тормозить чуть сильнее.

Эта волна замедления движения катится по трассе назад, одновременно расширяясь и замедляясь, пока дорога не превратится в гигантскую парковку.

Японские ученые первыми доказали существование этих волн в транспортном потоке.

(Впрочем, стоит отметить, что объяснить их появление можно на цифровых моделях, и множество инженеров и ученых занимаются именно этим.)

С математической точки зрения эти волны напоминают ударные; в 2009 году их открыла и назвала "джемитонами" (от английского jam - "затор". - Прим. переводчика) группа ученых, работающая при поддержке Национального научного фонда США.

Даже тогда решение этой проблемы видели в технологиях: они должны были обеспечить перспективу, в которой "электронные вспомогательные устройства будут ненавязчиво помогать водителю разгоняться и тормозить более плавно, что снизит вероятность образования джемитонов".

Дело не только в научном интересе: джемитоны заставляют транспорт двигаться "короткими перебежками", что приводит к авариям, которые могут обернуться серьезными задержками движения и иногда - тяжелыми травмами.

Сегодня, когда автомобили без водителя кажутся уже почти сбывшимся будущим, мы надеемся, что технологии избавят нас от пробок.

По умным улицам поедут напичканные датчиками машины, которые будут обмениваться данными друг с другом и с центральной сетью.

Некий продвинутый алгоритм оптимизирует транспортный поток, машины будут соблюдать достаточную дистанцию на случай снижения скорости, а стоп-сигналы перестанут вспыхивать во время движения.

В этом прекрасном будущем автомобили будут двигаться как детали на конвейере или сцепленные вместе вагоны поезда (иногда о таком варианте говорят в буквальном смысле).

Но, возможно, ждать этого будущего не надо. Может быть, необходимые технологии у нас уже есть: надо только собрать их воедино.

Дорожный воин-одиночка

"В 1996 году я решил в одиночку изменить взгляды людей на вождение", - вспоминает Уильям Бити год открытия сайта trafficwaves.org.

Это лишь маленькая тихая заводь в громадном море страниц и ссылок, собранных инженером-исследователем из Сиэтла за долгие годы, но она снискала ему репутацию серьезного ученого (коллеги из Би-би-си беседовали с ним еще в 2000 году).

"Я занялся созданием этого сайта еще на заре интернета, во время споров с подписчиками новостных групп Usenet, - вспоминает он. - Чтобы не печатать одни и те же три абзаца всякий раз, когда кто-то начинал рассказывать мне, как надо водить, я просто создал веб-страничку".

На этой страничке Бити изложил теорию, в которой сравнивал фантомные пробки и те заторы, которые остаются после устранения аварии, с ударными волнами.

Там же было предложено и решение проблемы: Бити не собирался ждать появления спасительных технологий.

Если эти явления подобны ударным волнам, рассуждал он, то их можно погасить, убрав среду, в которой они распространяются.

Дополнительное пространство между машинами приведет к рассасыванию пробок, а "бутылочные горлышки" расширятся, если дать людям возможность перестроиться заранее.

В целом, речь идет о том, что если водители будут ехать медленнее, то доберутся до места назначения быстрее.

По сути, его теория заключается в том, что водителям следует поддерживать постоянную среднюю скорость вместо того, чтобы резко разгоняться и тормозить до остановки.

Бити строил модели, снимал видео и претворял свои рекомендации в жизнь во время 45-минутных поездок на работу.

Но, кроме собственных экспериментов, получал он и другие практические подтверждения этой теории.

Автомобили дорожной полиции зачастую без видимой причины вклиниваются в трафик, чтобы замедлить поток: обычно таким образом они создают разрыв, который останавливает волну торможения, идущую от аварии в нескольких километрах впереди.

"В Бельгии и Голландии уже около 15 лет, когда вся страна одновременно отправляется на каникулы, используются так называемые Blokrijden - автомобили, регулирующие скорость потока", - отмечает Бити.

Методы Бити (которые, впрочем, в сухом остатке сводятся к рекомендации "быть вежливым и не торопиться") получили популярность среди некоторых водителей, хотя невозможно определить, какой эффект они оказывают на ежедневные поездки.

Ведь принимать в расчет приходится и такие факторы, как GPS-навигация, возросшая загрузка и адаптивный круиз-контроль.

Бити надеется, что его теории будут включены в программы автошкол, но он знает, что главное препятствие на дороге - сами водители и их навязчивое желание доехать до цели назначения как можно быстрее.

Сегодняшние технологии - завтра!

Люди - иррациональные существа. Даже если они теоретически понимают, что соблюдение дистанции и отсутствие разгонов и резких торможений позволит им самим и всем остальным участникам движения добраться до цели быстрее, в действительности они так поступать не будут.

Как же, ведь это означает, что какой-то другой тип прибудет на место на целых 2,35 секунды быстрее, чем я!

Но лень, орудием которой станет адаптивный круиз-контроль, может победить эту дурную наклонность.

Правообладатель иллюстрации Getty Images
Image caption Чтобы у агрессивных водителей не было соблазна отключить круиз-контроль, ученые предлагают лишить беспилотные автомобили руля

"Даже если лишь немногие водители будут использовать адаптивный круиз-контроль при затрудненном движении, их машины уже не станут демонстрировать агрессивную и опасную езду впритирку", - говорит Бити.

"Всего 10% таких машин на автостраде приведут к тому, что пробки исчезнут. Но, подозреваю, что если водитель заподозрит круиз-контроль в том, что тот мешает его агрессивной манере езды, он просто его отключит".

Ситуацию ничуть не улучшает тот факт, что адаптивный круиз-контроль, как правило, ставят на автомобили с шикарными кожаными сиденьями и громогласными злобными двигателями, чьи водители редко отличаются особенным бескорыстием.

Но есть и другой класс водителей, которые, возможно, справятся с природной тягой к резкому и неровному вождению: это шоферы-профессионалы.

Дальнобойщики, шоферы служб доставки, такси Uber или автобусов - все они финансово заинтересованы в том, чтобы поток продолжал двигаться.

Если добавить сюда муниципальный и государственный транспорт, легко понять, что как только этот транспорт оснастят соответствующим образом и сделают использование адаптивного круиз-контроля обязательным, 10-процентный порог будет преодолен.

Будущее без пробок

Наши проблемы решит за нас искусственный разум.

Но он бывает самостоятельным лишь в фантастических фильмах: в реальности это только обозначение (с научной точки зрения неточное) систем, которые обучаются недоступными для человека способами: например, при помощи скоростного анализа данных и использования сложнейшей сети датчиков.

Все дело в алгоритмах: в их мире пробки превращаются в математическую задачу, обрабатываемую сверхбыстрыми компьютерами.

Доктор Ларри Хэд из недавно созданного Института транспортных исследований Аризонского университета видит два научно-исследовательских подхода к решению проблемы пробок.

"Первый и наиболее реальный пункт - взаимосвязанные автомобили (в Европе эта технология называется V2X, - говорит он. - Машины "разговаривают" друг с другом (протокол V2V), обмениваясь информацией 10 раз в секунду".

"Каждый автомобиль узнает, что делают машины вокруг него, гораздо быстрее, чем может понять и среагировать человек. Благодаря этому такие автомобильные приложения, как коллективный адаптивный круиз-контроль, смогут помочь человеку за рулем значительно повысить уровень безопасности".

Технология V2V уже не за горами: в США Национальное управление безопасности дорожного движения провозгласило ее внедрение первоочередной задачей, и в 2017 году она появится на Cadillac CTS.

Правообладатель иллюстрации General Motors
Image caption Седан Cadillac CTS 2017 модельного года получит технологию V2V

"Взаимосвязанные автомобили - важный шаг вперед, который позволит сократить смертность в авариях в США, составляющую сегодня 34 тысячи человек в год, - уверен Хэд. - Мы считаем, что эффект от их внедрения будет таким же, как от появления ремней безопасности".

"Другое приложение под названием "Упорядочение скорости" меняет скоростной лимит в динамическом режиме, выравнивая поток", - поясняет Хэд.

"Приложение "Предупреждение о затруднениях" сообщит автомобилям и их водителям об "ударных волнах" торможения, движущихся им навстречу, чтобы автомобилисты были начеку и при необходимости реагировали более быстро".

Эта технология, снижающая воздействие волн путем замедления всех водителей до средней скорости на данном отрезке дороги, недавно заменила Blokrijden в странах Бенилюкса; ее даже применяют на том самом участке автострады, где Уильям Бити снимал на видео свои самые первые водительские эксперименты. И то, и другое оказалось весьма успешным.

"Второе направление исследований - автономные, или беспилотные автомобили, - продолжает Хэд. - На сегодняшний день эти направления развиваются независимо".

"Думаю, дело в том, что беспилотники должны работать в любых обстоятельствах - есть на дороге взаимосвязанные автомобили или нет. До тех пор, пока на рынке не появится достаточное количество моделей с возможностью взаимосвязи, чтобы это положительно сказалось на беспилотниках, интеграция вряд ли произойдет".

Итак, полный переход на автомобили, не нуждающиеся в водителях, остается волшебной палочкой, способной сделать транспортный поток плавным и безопасным.

Но Бити все равно настроен скептически: "Хорошо воспитанные" и безопасные беспилотные автомобили будут подрезаться агрессивными водителями".

Он изображает разгневанного автомобилиста: "Нет, так дело не пойдет!" - одно нажатие на кнопку, и вот он уже переключился в ручной режим управления".

Решая задачу, как добиться идеального транспортного потока, мы не можем перестать быть самими собой.

Может быть, именно поэтому в прототипе беспилотного автомобиля Google нет рулевого колеса.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Autos.

Похожие темы

Новости по теме