luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Ярослав Холодов — о математике транспортных потоков, борьбе с пробками и транспорте будущего



Количество автомобилей растет, транспортные потоки становятся интенсивнее. Чтобы разруливать проблемы на дорогах, математики строят сложные теоретические модели, инженеры — беспилотные автомобили, а городские власти — новые развязки и парковки. Руководитель лаборатории интеллектуальных транспортных систем Университета Иннополис Ярослав Холодов рассказал «Хайтеку», как рассчитать загруженность трассы, не отслеживая поведение каждого водителя, зачем автомобилям открытая программная платформа и почему беспилотники — это общественный транспорт.

О дорогах

— В чем отличие вашего метода математического моделирования транспортных потоков от других подходов?

— Он позволяет моделировать весь транспортный поток как специальную жидкость или газ. Это макроскопический подход, при котором мы используем усреднённые параметры транспортного потока: скорость, интенсивность, плотность. При этом объём вычислений существенно ниже и производить его на компьютере можно значительно быстрее, чем при микроскопическом подходе. Последний учитывает поведение каждого водителя, но при критической плотности транспортного потока действия отдельных водителей на ситуацию не влияют и оценивать их бессмысленно.

— Многие страны и большие города стремятся ограничить пользование автомобилями — делают упор на платные парковки, велосипеды. Как это соотносится с темой моделирования транспортных потоков?

— Это всё можно включить в математическую модель. Например, задача оптимизации урбанистического пространства — где и сколько нужно парковок, где проложить велосипедную дорожку, где построить новую дорожную развязку — это та же задача многокритериальной оптимизации. Более того: специалисты рассчитывают матрицу корреспонденции — строят на карте городской транспортной сети маршруты и определяют количество людей, которые по ним проезжают в течение дня из одной точки в другую. Зная распределение этих транспортных потоков, можно понять, где узкое место, а где ситуация приближается к критической.

— А развитие общественного транспорта?

— Общественный транспорт — замечательный вариант. Но эта часть городского планирования тесно связана с экономикой: чтобы пользователь пересел на общественный транспорт, его должна устраивать цена, время в пути и уровень комфорта. Можно поднять цену на парковочные места — тогда перед поездкой, допустим, в центр, человек задумается, а стоит ли оно того, и будет внимательнее рассматривать возможности общественного транспорта.

Лучший пример этому — Япония, отличающаяся высокой урбанизацией. С личным транспортом японцы борются экономически — практически все крупные дороги платные и очень активно развивается общественный транспорт. Поэтому люди предпочитают пользоваться общественным транспортом до такой степени, что пассажирам в крупных городах порой может быть некомфортно.

— Один из проектов, в котором вы участвовали, — адаптивное управление светофорами. В чем его идея?

— Идея простая: управлять транспортным потоком так, чтобы он не превышал предельную пропускную способность дороги. Чтобы справиться с дорожной ситуацией на трудных участках, делать прогноз с учетом потенциальных ДТП, нужна информация о загрузке дорог, — для этого необходимы специальные детекторы транспорта (они работают также, как камеры ГИБДД). Мы опробовали метод в Москве, Казани и Туле; главный успех для меня как учёного в том, что все использованные мною алгоритмы и подходы доказали свою эффективность. Движение на Московской кольцевой автодороге можно оптимизировать так, чтобы скорость на ней не падала ниже 60 км/ч. К сожалению, не удалось наладить контакт с людьми, отвечающими за поддержку и обслуживание системы управления светофорной сигнализацией (в Москве это Центр организации дорожного движения).

— В одной из ваших работ вы сравниваете прогноз транспортных потоков с прогнозом погоды на неделю вперед — это можно сделать не всегда точно. Почему в условиях, когда у человечества есть огромное количество данных (например GPS) и мощностей, чтобы обрабатывать эти данные, мы пока не научились контролировать потоки автомобилей?

— Как правило, сведения о передвижении пользователей GPS подпадают под закон о персональных данных. Мы много раз пытались, но очень сложно получить у агрегаторов — Яндекса и Google — даже обезличенные данные. Компании боятся обвинений в нарушении законодательства: даже когда мы говорим, что ничего не можем узнать о пользователе, кроме номера устройства GPS, нам отвечают, что при желании человека можно вычислить по маршруту.

Выход я вижу такой: нужно уходить от централизованных систем агрегации и анализа данных. С помощью электронной начинки современные машины могут общаться между собой и взаимодействовать с дорожной и придорожной инфраструктурой, образуя peer-to-peer-сеть. Каждый участник сети будет получать информацию о том, что происходит и будет происходить на маршруте, — вплоть до того, на какой скорости водителю желательно проехать следующий перекрёсток, чтобы не попасть на красный свет.

Эту сеть можно организовать подобно облачным вычислениям, не привязывая к централизованной системе контроля и учёта. Для ее внедрения водителям нужно будет установить специальное приложение — а мы сможем запрашивать их согласие на сбор данных для научных целей (естественно, мы гарантируем обезличенность данных и невмешательство со своей стороны).

В Лаборатории интеллектуальных транспортных систем сейчас ведётся работа в этом направлении. К сожалению, внедрение такой системы зависит не только от нас, но и от производителей автомобилей. Автоконцерны — закрытые структуры. Но постепенно платформы для разработки ПО для автомобилей становятся универсальными. Поэтому, как и для мобильных устройств, сторонние разработчики вскоре смогут писать софт для машин.

— А какие страны лучше всего моделируют транспортные потоки?

— Германия. Там транспортные системы оборудованы датчиками движения транспорта. Они эффективно анализируют и моделируют данные, а в крупных городах внедрены системы адаптивного управления. Япония также находится на острие прогресса.
...и машинах, которые по ним ездят

— Один из возможных проектов общественного транспорта — воздушный. Возможен ли отказ от планирования потоков на земле с помощью дорог и переход на воздушный транспорт?

— Не думаю. Воздушный транспорт в перспективе будет дорогим. К тому же, такой транспорт опасен для городской среды, потому что если он упадёт на голову, то это будет катастрофой.

Скорей уж перемен стоит ждать от наземного беспилотного транспорта: концептуально он более удобен именно для общего пользования, и в первую очередь беспилотники начнут использоваться в общественном транспорте. Как только будут решены юридические вопросы, связанные с использованием таких автомобилей, концепция беспилотного транспорта сольется с концепцией каршеринга. Как показывает статистика, люди пользуются личным транспортом не более 7% своего времени, при том что это вторая по важности покупка после квартиры. От использования каршеринга многих удерживает отсутствие свободного автомобиля поблизости. А представьте, что с помощи кнопки на смартфоне можно вызвать автономный транспорт в нужное место, а после поездки просто забыть о нём — он сам уедет! Это сэкономит место на дорогах, уменьшит вредные выбросы и шум.

— Эра беспилотников уже наступила? Есть рабочие примеры применения беспилотного транспорта?

— На территории штата Техас официально разрешено движение беспилотников по скоростным автострадам — а это 90% пути грузового автомобиля; человеку нужно сесть за руль только после съезда с хайвея. Это уже существенный прорыв, позволяющий ограничить количество водителей, которых необходимо нанимать для перевозок. Но говорить о наступлении эры беспилотного транспорта можно будет тогда, когда человек будет сидеть не на месте водителя, а где-то сбоку или сзади.

Технологиями общественного автономного транспорта занимаются в Сколково, на КАМАЗе. Они разрабатывают электрические беспилотные автобусы, которые будут ездить по определенному маршруту. Единственный барьер — законодательство. Если завтра законодательная база для беспилотных машин будет готова, то послезавтра они поедут.

— Как оценить риск использования технологии беспилотного транспорта во вред?

— Как и остальные технологии. Это всегда палка о двух концах. Люди могут использовать любую доступную им технологию как в хороших, так и в плохих целях — но проблема не в технологии, а в решениях, которые принимает каждый человек самостоятельно.

— В последнее время много новостей о введение биометрии в личном и общественном транспорте.

— Я знаю, что сейчас в автомобили ставят датчики, которые перед запуском двигателя проверяют состояние водителя, а также определяют, кто сел за руль — владелец или нет. Вряд ли это будет чем-то прорывным, потому что сейчас развитие идёт в сторону автономного транспорта, а там биометрия не нужна. Нужно только достаточное количество денег на кредитной карте, его не волнует кто и в каком состоянии сел в автомобиль, ведь не вы за рулём.

— А что вам кажется самым перспективным из наиболее амбициозных проектов? Hyperloop Илона Маска, 3D Express Coach, траволаторы?

— Мне нравится идея Hyperloop — с точки зрения развития скоростного направления транспорта это впечатляет. Есть большие шансы, что этот проект будет работать. Илона Маска многие критиковали, но он последователен в своих действиях для достижения цели. По остальным примерам надо дождаться историй успеха.

Tags: интервью, транспорт
Subscribe

Posts from This Journal “транспорт” Tag

promo luckyea77 june 21, 2015 20:04 27
Buy for 10 tokens
В этой записи я буду давать ссылки на посты с лекциями и уроками в этом блоге: Учебные материалы и тесты: Дистанционное образование Правила дорожного движения 11 ресурсов для бесплатного образования Сайты для обучения программированию Игры, в которых нужно писать код: Grid Garden, Elevator…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments