Jak technologia pomoże zmniejszyć korki?

Nawigacja GPS, do której już dawno się zdążyliśmy przyzwyczaić, to dopiero wstęp do kolekcji cyfrowych wynalazków, które niedługo mogą usprawniać ruch na drogach. Specjaliści mówią o zarządzającej nim z pomocą sztucznej inteligencji czy przekazywaniu inicjatywy samochodom autonomicznym.

Sztuczna inteligencja będzie rządzić na drogach

Uwaga – naukowcy z chińskiego Uniwersytetu w Chongqing proponują oddanie sterowania ruchem systemom sztucznej inteligencji! Jak wyjaśniają, tradycyjne, komputerowe metody przewidywania i sterowania ruchem często nie zapewniają działania w czasie rzeczywistym ani nie gwarantują odpowiedniej elastyczności. Trudno jest im przez to sprostać złożonym i zmieniającym się warunkom na drogach. Wymagają przy tym zwykle ingerencji człowieka. Z tych powodów znajdują zastosowanie raczej w mniej wymagających okolicznościach, szczególnie poza dużymi sieciami dróg.

Tymczasem nowy chiński system ma wykorzystywać bieżące informacje pochodzące zarówno z samochodów, jak i z różnorodnej drogowej infrastruktury. Mowa o technologii nazywanej vehicle-to-everything (V2X). Jednocześnie system ma uwzględniać dane historyczne. Taka nieustanna analiza danych wszelkiego rodzaju ma pozwolić na inteligentne sterowanie pracą sygnalizacji świetlnej i innymi elementami kontroli ruchu, w tym dotyczących dostępności pasów czy ograniczeń prędkości.

Na podstawie komputerowych symulacji badacze obliczyli potencjalną wydajność takiego systemu. Według wyników mógłby średnio zmniejszyć opóźnienia samochodów aż o jedną trzecią, zwiększając jednocześnie przepustowość dróg o 15 proc. Przy okazji – podkreślają eksperci – doprowadziłoby to do zmniejszenia ilości spalin, a więc także emisji dwutlenku węgla.

Samodzielne auta też zmniejszą korki

Duże nadzieje pokładane są także w coraz powszechniej wprowadzanej autonomii samochodów. Eksperci z University of Tennessee twierdzą, że autonomiczne pojazdy będą zarówno zwiększać bezpieczeństwo, jak i usprawniać ruch oraz zapewniać oszczędność energii. To jednak nie wszystko – mają mieć wpływ nawet wtedy, gdy w większości otaczałyby je tradycyjne pojazdy kierowane przez ludzi. Także w tym przypadku kluczem do sukcesu ma być zaawansowana sztuczna inteligencja.

Nowy algorytm – wyjaśniają jego autorzy – uczy autonomiczne pojazdy optymalizowania przepływu ruchu poprzez wzajemną komunikację. Można powiedzieć, że cały zbiór znajdujących się na drodze pojazdów dąży do uzyskania maksymalnie płynnej jazdy. System działa, nawet gdy każdy pojedynczy samochód samodzielnie decyduje np. o wjeździe na skrzyżowanie na podstawie swojego bezpośredniego otoczenia. Wyniki przeprowadzonych już symulacji zaskakują. Naukowcy odkryli, że przy realnym nasileniu ruchu wynoszącym 700 samochodów na godzinę, jeśli 5 proc. pojazdów na drodze stanowiłyby samochody autonomiczne, przy zastosowaniu nowego systemu korki znikały. Gdy natomiast odsetek pojazdów autonomicznych przekraczał 60 proc., skuteczność nowej metody zaczynała przewyższać wpływ tradycyjnego sterowania sygnalizacją świetlną, jeśli chodzi o średni czas oczekiwania pojazdów.

Autorzy tego systemu podkreślają, że przejście do w pełni autonomicznego ruchu drogowego prawdopodobnie będzie stopniowe, co oznacza długi okres współistnienia pojazdów autonomicznych i prowadzonych przez ludzi. Potrzebne są więc rozwiązania, które będą dobrze spełniały swoje zadania w takim właśnie mieszanym środowisku. To właśnie ma oferować przedstawione rozwiązanie. Jego autorzy mówią też o innych zaletach.

„Nasze podejście jest nie tylko odporne na awarie sygnalizacji świetlnej, nagłe spadki odsetka pojazdów autonomicznych oraz błędy w komunikacji między pojazdami, ale także cechuje się doskonałą zdolnością do generalizacji, co potwierdza jej skuteczne zastosowanie na pięciu nieznanych wcześniej skrzyżowaniach” – twierdzą naukowcy. „Co więcej, metoda ta dobrze sprawdza się przy różnych przepisach ruchu drogowego, wykazując dużą adaptacyjność do zróżnicowanych scenariuszy” – dodają.

Inteligentne samochody mogą mieć własne światło

Kiedy autonomiczne pojazdy na dobre zagoszczą na drogach, mogą nawet potrzebować osobnego światła, a przynajmniej może się ono okazać bardzo pomocne. Tak przynajmniej uważają eksperci z North Carolina State University. Takie światło miałoby pomagać w usprawnianiu ruchu i jednocześnie wspierać kierowców w orientowaniu się w sytuacji. Rzecz w tym, że inteligentne samochody mogą komunikować się bezprzewodowo zarówno ze sobą nawzajem, jak i z komputerem sterującym sygnalizacją świetlną. Gdy wystarczająca liczba autonomicznych aut zbliży się do skrzyżowania, aktywowane ma być dodatkowe – białe – światło. Sygnalizować ma ono, że pojazdy autonomiczne koordynują swoją jazdę, w taki sposób, aby sprawniej przepuścić cały ruch przez skrzyżowanie.

Każdy tradycyjny pojazd prowadzony przez człowieka, gdy białe światło jest aktywne, ma być po prostu zobowiązany do jechania za pojazdem jadącym przed nim. Jeśli samochód z przodu się zatrzyma, pojazd znajdujący się za nim również się zatrzymuje; jeśli samochód wiodący przejedzie przez skrzyżowanie, śledzący go pojazd także przez nie przejeżdża.

„Koncepcja, którą proponujemy dla skrzyżowań drogowych, nazwana przez nas »białą fazą«, wykorzystuje moc obliczeniową samych pojazdów autonomicznych. Koncepcja białej fazy obejmuje także nowe światło sygnalizacyjne, dzięki któremu kierowcy wiedzieliby, jak mają się zachować. Czerwone światło nadal będzie oznaczało stop. Zielone światło nadal będzie oznaczało jazdę. Białe światło będzie informowało kierowców, aby po prostu podążali za samochodem jadącym przed nimi” – tłumaczy dr Ali Hajbabaie, jeden z autorów systemu.

Biała faza wpłynie na ruch drogowy

Jego zespół po raz pierwszy przedstawił koncepcję skrzyżowania z „białą fazą” już w 2020 roku, jednak pierwotna wersja opierała się na obliczeniach prowadzonych przez centralny komputer. Był on odpowiedzialny za odbieranie danych od wszystkich nadjeżdżających pojazdów autonomicznych, wykonywanie niezbędnych obliczeń i przekazywanie pojazdom instrukcji, jak powinny przejechać przez skrzyżowanie. To nie było efektywne i miało wysoką wrażliwość na awarie.

„Udoskonaliliśmy nasz pomysł i przedstawiamy koncepcję białej fazy opartą na rozproszonym przetwarzaniu danych – skutecznie wykorzystującą zasoby obliczeniowe wszystkich pojazdów autonomicznych do kierowania ruchem. Takie rozwiązanie jest zarówno bardziej efektywne, jak i mniej podatne na awarie w łączności. Na przykład, jeśli wystąpi przerwa lub opóźnienie w komunikacji z sygnalizacją świetlną, podejście oparte na rozproszonym przetwarzaniu nadal będzie w stanie płynnie zarządzać ruchem” – podkreśla ekspert.

Symulacje komputerowe pokazały kilka wyraźnych efektów działania systemu. Po pierwsze potwierdziło się, że już sama obecność autonomicznych samochodów usprawnia ruch. Natomiast wprowadzenie białego światła jeszcze dodatkowo podnosiło płynność jazdy samochodów. Badacze przyznają, że minie jeszcze trochę czasu, zanim takie rozwiązanie w pełni będzie mogło być zaimplementowane. System można jednak wprowadzać stopniowo.

„Istnieją różne elementy koncepcji »białej fazy«, które mogłyby zostać wdrożone przy jedynie drobnych modyfikacjach zarówno skrzyżowań, jak i istniejących pojazdów autonomicznych. Uważamy również, że istnieją możliwości przetestowania tego podejścia w wybranych lokalizacjach” – mówi dr Hajbabaie.

Technologie zmienią ruch drogowy!

Jak widać, zarządzanie drogowym ruchem może mocno się zmienić. Prawdopodobnie, wielu kierowców nawet nie będzie tego świadomych – po prostu jazda stanie się łatwiejsza, bardziej płynna. Może będą musieli poznać kilka nowych zasad. A jeśli ktoś będzie posiadaczem autonomicznego auta, to za jakiś czas zwyczajnie wybierze cel podróży i będzie mógł podziwiać widoki za szybą — samochód się wszystkim zajmie, ułatwiając podróż także innym użytkownikom drogi.

Autor zdjęcia: Stan