Эксперимент Google по улучшению работы светофоров показывает первые положительные результаты. Но программное обеспечение с поддержкой искусственного интеллекта пока не заменит людей, занимающихся регулированием дорожного движения
Движение на некоторых улицах Сиэтла стало более плавным после того, как Google протестировала новую систему машинного обучения, позволяющую оптимизировать время действия светофоров на пяти перекрестках. Компания запустила этот тест в рамках своей пилотной программы Green Light в 2023 году в Сиэтле и десятке других городов, включая такие известные своей перегруженностью города, как Рио-де-Жанейро (Бразилия) и Калькутта (Индия). На этих тестовых площадках местные дорожные инженеры используют рекомендации Green Light, основанные на искусственном интеллекте и данных Google Maps, для корректировки времени остановки на светофорах. Google планирует, что эти изменения позволят сократить время ожидания на светофорах, увеличить поток транспортных средств на оживленных магистралях и перекрестках и, в конечном счете, сократить выбросы парниковых газов.
“Мы видим положительные результаты”, — говорит Мариам Али, представитель Департамента транспорта Сиэтла. Компания Green Light предоставила “конкретные практические рекомендации”, — добавляет она, и выявила узкие места (и подтвердила известные из них) в системе дорожного движения.
Управление движением транспортных средств по городским улицам требует много времени, денег и учета таких факторов, как безопасность пешеходов и маршруты движения грузовиков. Выход Google в эту область — одна из многих продолжающихся попыток модернизировать систему организации дорожного движения за счет использования данных GPS-приложений, подключенных автомобилей и искусственного интеллекта.
О поддержке научной журналистики
Если вам понравилась эта статья, подумайте о том, чтобы поддержать нашу журналистскую деятельность, отмеченную наградами, подписавшись на нее. Приобретая подписку, вы помогаете обеспечить будущее впечатляющих историй об открытиях и идеях, формирующих наш современный мир.
Согласно экологическому отчету Google за 2024 год, предварительные данные свидетельствуют о том, что система может сократить количество остановок на 30%, а выбросы вредных веществ на перекрестках — на 10%. В ближайшее время компания планирует расширить свою деятельность в других городах.
Однако новомодная система светофоров и близко не подходит для замены процесса принятия решений человеком при проектировании дорожного движения, и, возможно, это не то экологичное решение, о котором заявляет Google.
Все системы работают
Электрические стоп-сигналы управляются одним из трех основных способов. В самых старых светофорах используется режим “фиксированного времени”, который включается по установленному расписанию, основанному на количестве автомобилей, собранных вручную. Более новые фары могут быть “управляемыми транспортным средством”, с датчиками, обычно установленными под дорожным покрытием, которые определяют присутствие или отсутствие автомобилей и могут соответствующим образом регулировать время движения. Наконец, адаптивные или отзывчивые сигналы светофора основаны на алгоритмах в дополнение к датчикам, таким как камеры, которые отслеживают потоки транспортных средств на нескольких перекрестках.
“Только от 4 до 5 процентов светофоров в Соединенных Штатах работают в таком адаптивном режиме”, — говорит Александр Стеванович, инженер-строитель и эколог из Университета Питтсбурга, который изучает управление дорожным движением. Несмотря на свою эффективность, адаптивные стоп-сигналы являются дорогостоящими в установке и обслуживании. Согласно данным Министерства транспорта США за 2014 год, стоимость наиболее широко используемых адаптивных систем управления на каждом перекрестке составляет десятки тысяч долларов.
Проект Google «Зеленый свет» не требует дорогостоящих стационарных датчиков и наблюдения на месте. Вместо этого он объединяет существующие данные о дорожном движении с карт Google, полученные от транспортных средств, которые, по сути, действуют как “мобильные датчики”, — говорит Генри Лю, инженер-строитель и эколог Мичиганского университета, где он возглавляет Институт транспортных исследований.
Сначала Google создает компьютерную модель каждого перекрестка на основе анонимизированных дорожных карт из своей программы Maps, используя машинное обучение для обработки огромного объема информации. В тех случаях, когда автомобили постоянно замедляются и останавливаются, модель определяет перекресток и рассчитывает точное время включения светофора. Компания также использует машинное обучение для определения возможных корректировок. Это может включать в себя сокращение времени проезда на красный свет на несколько секунд и перенос этой задержки на другую сторону перекрестка, говорит Матеус Вервлоет, руководитель исследовательского проекта Google. Или это может включать в себя более быстрое прохождение всего цикла светофора. Использование существующих цифровых данных о передвижении транспортных средств, добавляет Вервлоет, может оказаться более доступным и эффективным, чем создание новых сенсорных сетей для мониторинга дорожного движения.
Лю работает над аналогичной системой оптимизации для автомобилей General Motors (GM), подключенных к цифровым сетям. Точная стоимость его инструмента будет зависеть от того, сколько GM взимает за данные, но он ожидает, что стоимость его систем и систем Google будет составлять “малую толику” от стоимости других вариантов.
В настоящее время Google предлагает свою программу городам-участникам бесплатно. Vervloet отказался отвечать на вопросы Scientific American о текущих финансовых инвестициях Google в Green Light, количестве людей, работающих над проектом, или любых потенциальных планах взимать плату с городов за участие в будущем.
Раннее тестирование инструмента Лю в Бирмингеме, штат Мичиган, позволило сократить время, затрачиваемое на проезд, и количество остановок на перекрестках на целых 20 и 30 процентов соответственно. Однако Лю не придает большого значения этим цифрам.
“Все зависит от базовой линии, с которой вы сравниваете”, — говорит Лю. В случае Бирмингема в городе установлены только светофоры с фиксированным временем, основанные на количестве автомобилей, которое недавно не обновлялось. “Именно поэтому мы видим значительные улучшения”, — добавляет Лю. По словам Вервлоета, опубликованные Google результаты основаны на оценке 70 перекрестков, на большинстве из которых в настоящее время также не установлены адаптивные системы, поэтому сложно сравнивать результаты Green Light с другими, более новыми технологиями.
Подход Google также намного более узок, чем у многих современных систем контроля дорожного движения. Пока что «Зеленый свет» оптимизирует только одну переменную: меньше личных транспортных средств останавливается на светофорах. Вервлоет говорит, что тестовые перекрестки были выбраны специально для того, чтобы избежать таких осложняющих факторов, как пересечение автобусных и велосипедных дорожек, движение троллейбусов и пешеходных переходов с интенсивным движением.
Даже в этих пределах предложения Green Light не всегда достигают цели. В одном случае, по словам Али, компания Seattle DOT отменила рекомендованное для зеленого сигнала светофора изменение времени остановки, поскольку корректировка “не привела к чистой выгоде”. А в Манчестере, Англия, — еще одном из пилотных городов с «зеленым светом», — дорожные инженеры часто предпочитали игнорировать рекомендации Google, говорится в заявлении местного органа власти Transport for Greater Manchester, отправленном по электронной почте в Scientific American. Во многих случаях городские дорожные инженеры намеренно устанавливали светофоры, чтобы определить приоритетность автобусных маршрутов или побудить пассажиров избегать проезда через жилые районы, отмечается в заявлении. В результате целенаправленные предложения Google по минимизации остановок на перекрестках часто оказывались спорными. Ключевым фактором остается принятие решений квалифицированными специалистами.
При выборе времени и координации работы светофоров инженеры-дорожники должны учитывать не только автомобили, но и пешеходов, велосипедистов и общественный транспорт. Светофоры могут замедлить движение в школьных зонах или препятствовать проезду определенных маршрутов, говорит Стеванович. Решение проблемы городского движения “- это не простая задача. Это сложнее”, — говорит он полушутя, но в то же время серьезно. “В дорожном движении так много неопределенностей. За один час у вас может быть пять разных целей, которых вы хотите достичь”.
Переход на зеленый цвет?
Google разработала простую во внедрении систему, позволяющую свести к минимуму задержки и разочарования на некоторых светофорах. Но главная задача Green Light — сократить выбросы углекислого газа, связанные с дорожным движением, и помочь городам достичь целей устойчивого развития, — говорит Вервлоет. Судя по результатам, обнародованным Google, неясно, сможет ли проект достичь этой цели.
На веб-странице компании, описывающей зеленый свет, Google сообщает, что уровень загрязнения на городских перекрестках может быть в 29 раз выше, чем на открытых дорогах, согласно исследованию, опубликованному в журнале Atmospheric Environment в 2015 году. Работающие на холостом ходу автомобили сжигают топливо, чтобы никуда не ехать, а сокращение пробок может снизить уровень загрязнения окружающей среды. Однако остается открытым вопрос о том, приведет ли сокращение пробок к снижению общих выбросов парниковых газов в долгосрочной перспективе.
Согласно отчету Бюджетного управления Конгресса США за 2022 год, только около 2% всех выбросов, связанных с транспортом, приходится на заторы. При движении на более высоких скоростях расходуется больше топлива. А более быстрое передвижение на автомобиле может в конечном итоге привести к тому, что люди будут чаще совершать длительные поездки на работу в рамках процесса, известного как стимулированный спрос. Стеванович предупреждает, что чем больше внимания уделяется автомобильному движению, а не улучшению инфраструктуры общественного транспорта, велосипедов и пешеходов, тем больше людей, вероятно, будут садиться за руль. Идея минимизировать задержки на светофорах для сокращения выбросов аналогична логике, которая побуждает законодателей рекомендовать расширять магистрали для снижения загрязнения окружающей среды.
Тем не менее, дорожное движение остается серьезной проблемой качества жизни для многих, и участие такой влиятельной компании, как Google, повышает значимость организации дорожного движения. Возможно, интерес к поиску решений возрастет. “Здорово, что Google работает над этой проблемой”, — говорит Стеванович. “Вклад, который они могут внести, огромен”, — говорит он, — «при условии, что компания будет следить за развитием событий».
