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那福忠,知名電子出版專家、網路作家。
   
  大家一起來解決堵車
  那福忠 October 13, 2011
  請把你的想法寫信給我: frank.na@gmail.com
   

   開車與坐車的人都有堵車的經驗,趕時間的人坐著乾著急,尤其是對面的路竟然通行無阻,一輛輛車飛馳而過,就急上加氣。要怎麼解決堵車問題,每個人都能說上一套道理,然後怪罪管交通的人怎麼連這個辦法都想不到。交通是一個動態的環境,又由不確定的人的行為來操縱,加上道路的開闢追不上車輛的成長,堵車就成為正常現象。雖說如此,交通專家們還是尋求解決之道,至少希望縮短堵車的時間。

   韓國成均館大學兩位科學家李炫瑾 (Hyun Keun Lee) 與金軍 (Beom Jun Kim),最近提出抒解高速公路堵車的方案,每輛車都能廣播信息、同時也能接收信息,接收的信息顯示在儀表盤上,提示駕駛人前面路況,建議行車速度,如果大家都遵守指示如交通規則,就能抒解堵車的情況。這是許多交通專家的想法,如果前端離開堵塞車陣的車輛快過後端要加入堵塞車陣的車輛,堵車的情況就可以抒解。兩位專家認為可以同樣用廣播的方式,自動啟動車裡的自動速率控制系統,讓離開堵塞的車輛迅速離去。

   每輛車怎麼廣播、怎麼接收信息,在硬體上是簡單的事,每輛車都有收音機,再加一個廣播器就行了,但要廣播什麼信息,廣播給哪輛車,科學家為此作很多分析。高速公路的行車一般可分為三種,通行無阻、等速前進、出現堵陣。車輛稀少的時候沒有問題,可以通行無阻;車輛增多無法開快,大家都排列等速前進;遇到事故停在路上,就出現堵車情況。如果把前面的堵能通知後方通行無阻的車輛減速,大家一起排列等速前進,可以延緩追到堵塞的車陣,給處理堵車多一點緩衝時間。

   怎麼樣讓所有的、或是部分的車輛集體動作,專家們設計了一個「細胞自動機」(Cellular Automata) 數學模型 (Mathematical Model) 來解釋如何運作。細胞自動機、或稱為方格自動機,是一種分隔式的群體運算,把許多細胞、也就是方格相鄰排列在一起,每一方格與鄰近的方格組成「鄰居」,方格有幾種預設的「狀態」,依預設的規則隨時間改變,每一方格的狀態取決於鄰居方格上一時間的狀態。說起來很繞嘴,下面用一個簡單的例子給不熟悉細胞自動機的讀者參考。

   有一個方格叫 A,與左 (L) 右 (R) 兩個方格結為鄰居,三個方格在一起就是 LAR。為了簡便,方格僅有兩種狀態 0 與 1。左右鄰居的狀態可以為 0、也可以為 1,所以共有四種組合:0A0、0A1、1A0、1A1,現在訂規則:如果鄰居是 0A0,則 A=1 (010),其餘三種組合都是 A=0 (001、100、101)。有了規則現在說時間,t 代表現在的時間,t-1 代表前一段時間。所以

當 L(t-1) = 0 以及 R(t-1) = 0 時,A(t) = 1

其餘 L(t-1) 與 R(t-1) 狀態的組合,A(t) = 0

   以上說明方格的狀態取決於鄰居方格上一段時間的狀態,而取決的邏輯則是依事先訂定的規則。因為每一方格都有自己的鄰居,L 與 R 固然是 A 的鄰居,A 也同樣是 L 與 R 的鄰居,所以藉此把所有的方格連在一起,t 每加 1,就連帶所有方格狀態的變動,如果方格是汽車,就這樣自動的把信息傳送所有行駛的車輛。

   路上行駛中車輛的狀態是時速,但設定可能不只兩種。鄰居可能是前後左右四輛車,或者是圍一圈的八輛車,那狀態的組合就等於狀態數目的 8 次方,制訂規則也就更容易。至於時段 t 應該多長,以秒計、還是以分計、還是機動調節,也需要研究。兩位專家都承認這些未知數需要進一步模擬實驗,才能得到更正確的數據。但他們的研究最大的優點,在車輛彼此自動聯繫,不需要中央控制系統,而且非常容易落實,甚至可以列為下一代汽車的標準配備。

   大家都開車,這篇研究報告在網路簡介之後,讀者反應熱烈自不待言。多人認為這個作法很好,大家已經在做了,但是緩衝距離不夠還是堵到車陣裡。另有人則認為落實不易,因為這個作法形同「博奕理論」(Game Theory) 的運用,集體行動要的調見識合作與互益,但人的行為與犯錯無法預料。有人提出正面的建議, 找一批自願軍在車上安裝行車記錄器,一年以後拆下來研究實際路況的資料,應該發展出更精確的解決方案。

   有些讀者提出一些問題,例如尖峰時刻進入堵塞路段的車輛快過離開堵塞路段的車,要怎麼處理?離開堵車路段開啟自動速率控制系統讓車快跑,但萬一前端不遠又有一段堵車,哪整個程序不是亂了?另一讀者說到了「重點」,我們的政府不是靠交通混亂來增加收入的嗎?在擁擠的路旁加開一條新路來收費有多好(指洛杉磯高速公路)。

   讀者或許每天也堵在路上,有什麼解決或舒緩的高見?



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