Google+ Aislado en este planeta: Tráfico y matemáticas

lunes, 24 de octubre de 2016

Tráfico y matemáticas

Cuando me veo envuelto en un atasco me asalta un pensamiento recurrente y como tiendo a racionalizar las situaciones, empiezo a trabajar en la idea de resolver el caso mediante las matemáticas y la informática. Si se piensa un poco, el tráfico es un sistema complejo construido por muchas partes diferentes que interactúan entre sí: coches, camiones, ciclistas y peatones además de los imponderables como el estado de la carretera o la meteorología.

Los atascos de cada día

Hasta la fecha, circulamos de manera meramente intuitiva y a veces el tráfico es fluido si la densidad es baja, pero con frecuencia surgen los atascos porque la "inteligencia colectiva" que maneja la situación, es decir la suma de decisiones de cientos de conductores, resulta sumamente ineficaz en circunstancias más complicadas.

Todas las situaciones generadas por el tráfico podrían examinarse y controlarse con modelos matemáticos que son una forma de describir el mundo mediante el lenguaje y la lógica de los números. Los modelos matemáticos nos dicen por ejemplo, que si los conductores mantuvieran los límites de velocidad señalados para una autopista, el tráfico circularía de forma constante a, por ejemplo, 100 km/h. En cambio, tendemos a conducir de forma más agresiva, acelerando siempre que nos sea posible y forzándonos a frenar momentos después. El resultado es un efecto acordeón que implica un uso ineficaz del vehículo, mayor consumo de carburante y una mayor duración del trayecto. Una conducción colaborativa parece ser algo imposible cuando nos ponemos al volante pero, ¿sería diferente si las carreteras se poblaran de coches sin conductor? ¿Puede ser el coche autónomo la solución a los atascos?

¿Cómo resuelve situaciones como esta un coche autónomo?

Analizando desde un punto de vista matemático, la densidad del tráfico, podría tratarse como un flujo que se puede modelar utilizando ecuaciones similares a las que describen el movimiento de fluidos. Los modelos de colas tienen en cuenta los vehículos individuales en redes de carreteras y el tiempo estimado que pasan tanto en movimiento como esperando en los cruces.

Otro modelo teórico consiste en una cuadrícula en la que las posiciones de los coches se actualizan al avanzar de casilla de acuerdo a unas normas determinadas que pueden estar basadas en su velocidad actual, en la aceleración y deceleración debida a otros vehículos y en otros acontecimientos imprevisibles no causados por los vehículos como un peatón que cruza la carretera o un conductor que se distrae poniendo la radio. También habría que tener en cuenta otros factores como la sincronización de los semáforos o los cortes de carreteras por obras que suponen alteraciones del modelo.

La ventaja es clara para los coches autónomos ya que circularán dentro de los límites de velocidad, contarán con reacciones instantáneas y podrán rodar más cerca de otros vehículos con un comportamiento más previsible que las personas, que tienden a reaccionar de forma exagerada en determinadas ocasiones. A la hora de escoger la ruta óptima, considerando los obstáculos y la densidad del tráfico, los coches sin conductor se comportarán de forma más racional, puesto que se pueden comunicar con otros coches y con centros de control y cambiar rápidamente la ruta o el tipo de conducción. Hay menos incertidumbres en un sistema sin conductor humano que en el tráfico actual conducido por personas ya que el comportamiento del autómata es más predecible que el de múltiples conductores al volante.

El pintoresco coche autónomo de Google

En un mundo en el que solo haya coches autónomos, los ordenadores tendrán todo el control del tráfico pero de momento tendremos que enfrentarnos a un modelo mixto y será difícil comprender y programar cómo deberán interactuar los coches autónomos con los coches conducidos por personas para evitar un caos colosal.

Google es, por excelencia, y en un grado poco habitual en la industria, una empresa de ingeniería, y a los ingenieros no les gusta la irracionalidad y el desorden de la vida real. Observando nuestro mundo motorizado ven que gastamos fortunas en la compra, mantenimiento, seguro, impuestos y funcionamiento de los coches que frecuentemente son ocupados por un solo pasajero que pasa la mayor parte de su tiempo inmovilizado en los atascos urbanos, y muchísimas horas estacionado en las calles y pagando por ello. A estos costes hay que añadir, la mortalidad, las lesiones y el impacto de la contaminación ambiental. Conclusión: una locura.

Uber propone su "consumo colaborativo" del coche, lo que ha desatado las protestas de los taxistas en todo el mundo

¿Por dónde debe ir el futuro? Si atendemos a las previsiones de Google, podemos encontrarnos en un plazo no muy largo, con dos consecuencias que obedecen a la lógica y a la matemática:
  • Coches autónomos circulando en un ambiente de vías inteligentes que resolverán en gran medida los problemas del tráfico actual, mejorando la seguridad y los costes.
  • El concepto de coche-servicio en vez del coche-propiedad. ¿Para qué comprar un vehículo si mediante el móvil se puede localizar un coche libre en las cercanías, hacer un trayecto y aparcarlo en el destino por un costo que debería ser menos de la mitad que una carrera de taxi, ya que se evita al conductor. Esto no es fantasía pues actualmente en las grandes urbes ya está funcionando esta fórmula, por ahora con vehículos convencionales y en breve plazo con coches sin conductor.
Tesla, Uber, Google y los principales fabricantes de la industria del motor están trabajando intensamente en hacer realidad estas innovadoras ideas y si están invirtiendo enormes sumas, no se puede dudar que el objetivo del coche autónomo está al caer. Otra cosa será su implantación efectiva en nuestras carreteras ya que que hay muchos otros factores a considerar, algunos de ellos aún desconocidos, que constituirán una auténtica carrera de obstáculos en esta revolucionaria aventura.

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