Распространение таких программ, как Waze, Apple Maps и Google Maps, должно было уменьшить наше время в пути, прокладывая нам оптимальные маршруты. Но оказалось, что распространение навигационных приложений влечет за собой хаос на дорогах. Эти программы привели к тому, что пробки теперь есть даже на тех улицах, где их никогда не было.
Такие приложения для смартфонов, как Waze, Apple Maps и Google Maps сегодня широко используются, предлагая водителям маршруты в режиме реального времени в объезд пробок. Приблизительно 1 миллиард водителей во всем мире используют такие программы.
Израиль был одним из первых, кто испытал боль от навигационных приложений, потому что там была основана Waze. Появление этой программы быстро повлекло такой хаос, что житель района Герцлия Бет подал в суд на компанию.
Проблема обостряется. Градостроители по всему миру прогнозировали дорожный трафик на основе плотности жилой застройки. Они предполагали, что будут ежедневные особенности трафика. К примеру, в Киеве жители левого берега ежедневно массово едут утром на работу, а вечером — обратно домой. Чтобы справиться с такими дневными изменениями, существует куча отработанных решений дорожной инфраструктуры: управляемые светофоры, информационные дисплеи, регулируя знаки и т.д.
Но эти планы по управлению трафиком разрушают приложения для онлайн-навигации, создавая больше проблем, чем решают. Эти навигаторы, как правило, оптимизированы для того, чтобы отдельный водитель ехал как можно меньше расстояния. Приложениям безразлично, могут ли улицы жилых дворов поглощать интенсивное движение, или то, что появляющиеся в неожиданных местах автомобилисты могут поставить под угрозу безопасность людей.
В 2017 году во время лесных пожаров в Лос-Анджелесе четко проявилось отсутствие соответствия между навигационными приложениями и традиционным управлением дорожным движением. Приложения направляли водителей прямо в сердце пожара – на улице, закрытые властями. Это не ошибка алгоритмов, просто очень трудно поддерживать актуальную информацию на дорогах во время быстротечных событий. К счастью, в городе был офицер полиции, который смог физически перевести движение на более безопасный маршрут.
Все было хорошо, пока маршруты были фиксированы
Как правило, базовые дорожные карты, используемые навигационными приложениями, представляют дороги как пять функциональных классов – от многополосных автомагистралей до маленьких жилых улиц. Каждый класс предназначен для размещения разного количества транспортных средств, движущихся в час со скоростью, регулируемой в соответствии с местными условиями.
Навигационные системы – сначала доступны как специальные гаджеты или встроенные в панели приборов автомобиля, а теперь у большинства смартфонов – давно используют эту информацию в своих алгоритмах маршрутизации, чтобы вычислить вероятное время в пути и выбрать наилучший маршрут.
Первоначально навигационные программы использовали эти карты для поиска всех возможных маршрутов к месту назначения. Это хорошо работало, когда пользователи только готовились отправиться в путешествие.
Однако поиск оптимального маршрута требовал слишком интенсивных вычислений, чтобы быть полезны водителям, которые уже в пути. Поэтому разработчики программного обеспечения создали алгоритмы, которые определяют всего несколько маршрутов, оценивают время в пути каждого из них и выбирают лучшее.
Этот подход мог пропустить самый быстрый маршрут, но в целом он работал достаточно хорошо. Пользователи могут настроить эти алгоритмы, чтобы отдавать предпочтение определенным типам дорог другим, например, отдавать предпочтение шоссе или избегать их.
Индустрия цифровых карт невелика. Navteq (теперь Here Technologies) и TomTom, два из первых производителей цифровых карт, начали свою деятельность около 30 лет назад. Они сосредоточены главным образом на создании наборов данных, обычно выпуская обновленные карты ежеквартально. В период между этими выпусками карты и маршруты, предложенные навигационными программами, не изменялись.
Когда возможности навигации переместились в приложения на смартфонах, поставщики навигационных систем начали собирать информацию о скорости и местонахождении всех пользователей, позволивших программе делиться своей информацией.
Первоначально поставщики систем использовали эти данные GPS как исторические данные в алгоритмах, предназначенных для оценки реалистичных скоростей на дорогах в разное время суток. Они объединили эти оценки с картами, определив красные, желтые и зеленые маршруты, где красный означал возможные пробки, а зеленый – неограниченный поток.
По мере того, как исторические записи данных GPS росли, а покрытие и пропускная способность сотовых сетей улучшились, разработчики начали предоставлять информацию о дорожном движении пользователям почти в реальном времени. Оценки были достаточно точными для более популярных программ, которые имели больше водителей в определенном регионе.
Динамичная прокладка маршрутов породила хаос
А затем, примерно в 2013 году, Here Technologies, TomTom, Waze и Google вышли за рамки простого обозначения пробок. Они начали предлагать предложения по изменению маршрута в реальном времени, учитывая текущий трафик в дополнение к характеристикам дорожной сети. Это позволило пользователям обойти замедление трафика, и вот как начался хаос.
На первый взгляд, изменение маршрута в реальном времени не проблема. Власти населенных пунктов делают это постоянно, изменяя сигналы, фазы и время светофоров или устанавливая знаки об объездах.
Настоящая проблема состоит в том, что приложения для управления трафиком не работают с существующей городской инфраструктурой, чтобы максимально эффективно перемещать дорожный трафик.
Во-первых, приложения не учитывают особенности того или иного района. Помните пять классов дорог вместе с расчетными скоростями свободного движения, упомянутыми ранее? Это практически все, что программы знают о самых дорогах.
Например, улица Бакстер в Лос-Анджелесе, где также увеличивается количество аварий из-за сокращений, вызванных приложениями, — это очень крутая дорога, которая следует за тем, что первоначально было сетью козьих дорожек. Но для приложений эта дорога выглядит как любая другая дорога с низким ограничением скорости. Они предполагают, что по обе стороны есть паркинг, а между ними есть место для двустороннего движения. Приложение не учитывает, что дорога имеет 32-процентный уклон и что, когда водитель находится на вершине, он не видит дороги впереди и встречные машины. Эта слепая зона заставляет водителей неожиданно останавливаться, вызывая аварии на этой когда-то тихой улице.
Алгоритмы также не могут учитывать другие характеристики выбранного ими пути. Например, входят ли в маршрут дороги, на которых много пешеходов? Проходит ли он мимо начальной школы? Включает ли он перекрестки, которые трудно пересечь, например небольшую улицу, пересекающую главную магистраль без светового сигнала?
В дополнение ко всем этим проблемам с нехваткой информации о фактическом состоянии дороги, навигационные программы усугубляют ситуацию своей эгоистичностью. С их точки зрения, каждое транспортное средство соревнуется за самый быстрый путь к месту назначения. Это может привести к тому, что маршрутизатор создаст новые пробки в неожиданных местах.
Рассмотрим автомобили, пересекающие улицу без светофора. Возможно, автомобиль на меньшей дороге имеет знак «стоп». Вероятно, она была спроектирована с этим знаком потому, что движение на главной дороге обычно было довольно слабым, и ожидать пересечение было комфортно коротко. Однако добавьте автомобили к этой главной дороге, и возможности уехать со второстепенной дороги станут небольшими. Очереди автомобилей, ожидающих у знака «стоп», перетекают на соседние улицы.
Если вы едете в машине на большой дороге, возможно, вы мчитесь к месту назначения. Но если вы на меньшем пути, вам, возможно, придется ждать очень долго, чтобы уехать. И если программы направляют все больше и больше автомобилей на соседние дороги, когда на главных магистралях возникают аномальные задержки, на небольших улицах создаются пробки и увеличивается вероятность аварий.
Чтобы усугубить проблему «эгоистической маршрутизации», каждый поставщик навигационных программ – Google, Apple, Waze (сейчас принадлежит Google) – работает независимо. Каждый провайдер получает данные, поступающие на его серверы, только из своих приложений. Это означает, что количество пользователей навигационного приложения изменяет понимание реальности этого приложения.
Если аудитория навигационного приложения невелика, система может использовать исторические показатели скорости трафика в этом районе, вместо того чтобы получать текущее представление об имеющихся пробках.
Городские инженеры контроля за дорожным трафиком также работают изолированно, с неполной информацией, поскольку они не имеют представления о действиях навигационных приложений. Сейчас город теряет понимание количества транспорта, нуждающегося в доступе к его дорогам.
Это проблема безопасности в краткосрочной перспективе и проблема планирования в долгосрочной: это не позволяет городу видеть информацию, которую он может использовать для разработки лучших стратегий смягчения трафика, например, побуждение компаний рассматривать разные рабочие смены или операторов автопарков рассматривать разные маршруты.
Между тем, районы и жители дают отпор чужакам, которые используют их улицы как проезды. В первые дни возникновения проблемы, примерно в 2014 году, жители пытались обмануть приложения, чтобы они поверили, что в их районе есть аварии, препятствующие движению, регистрируя ложные инциденты в приложении. Также некоторые районы убедили власти установить лежачие полицейские, замедляя движение и делая время в пути больше. То есть навигационное приложение с меньшей вероятностью будет направлять водителей по такому району.
Город в Нью-Джерси, штат Леония, просто закрыл много своих улиц для движения транзитного транспорта, взыскивая большие штрафы с водителей-нерезидентов. Соседние города следовали этому примеру. И все столкнулись с непредсказуемым следствием того, что их местные предприятия теперь теряют клиентов, которые раньше свободно ездили по улицам, останавливаясь возле магазинов и кафе.
Это только временные меры; они служат для уменьшения, а не для улучшения общей мобильности. Чего мы действительно хотим, так это социально оптимальное состояние, в котором среднее время в пути повсюду минимизировано.
Как мы объединим толпы людей, следящих за приложениями, с оптимальным управлением трафиком? Можно начать, объединив всех игроков в сфере дорожной сети в единую сеть с показом данных в реальном времени. Но привлечь всех в пул данных будет непросто.
Однако нужно убедить производителей приложений, что если они будут обмениваться информацией друг с другом и с городскими властями, алгоритмы изменения маршрута смогут рассматривать гораздо более широкую картину. Они будут включать информацию по физической инфраструктуре, такую ??как расписание светофоров и счетчиков, а также количество транспортных средств на дороге. Такой обмен данными сделает их приложения лучше, одновременно оказывая руку помощи городским планировщикам.
Истинная проблема с контролем движения состоит в огромном масштабе проблемы. Использование потока данных от пользователей приложений вместе с данными городских датчиков потребует нового уровня анализа данных, который берет ключевую информацию, объединяет ее, анонимизирует и представляет в форму, которую легче усвоить правительством.
Но есть и нетехнические препятствия. Например, данные о местонахождении могут содержать личную информацию, которой нельзя делиться без разбора. И текущие бизнес модели могут привести к тому, что коммерческие компании не желают предоставлять ценные данные.
Чтобы решить как технические, так и нетехнические проблемы, понадобятся исследования и государственно-частное партнерство, чтобы собрать эту кооперативную экосистему дорожного трафика.
По материалам: Spectrum IEEE
