Стратегии муравьёв могут помочь беспилотным автомобилям избегать пробок.

С высоты самолёта автомобили, медленно ползущие по шоссе, выглядят как муравьи. Но настоящие муравьи — в отличие от машин — каким-то образом умеют избегать проклятия рваного, «старт-стопного» движения. Теперь учёные изучают коллективные тактики этих насекомых, чтобы понять, как запрограммировать беспилотные автомобили так, чтобы они не создавали заторов.

Муравьи не создают пробок!

Свободный поток транспорта становится неустойчивым по мере роста плотности машин на трассе. Уже при 15 автомобилях на милю в одной полосе достаточно одному водителю слегка нажать на тормоз, чтобы возникла устойчивая волна затора. «Это своего рода фазовый переход», — говорит Кацухиро Нисинари, физик-математик из Токийского университета, изучающий подобные переходы в транспортных потоках. — «Почти как превращение воды из жидкости в твёрдое состояние».

В предыдущих работах Нисинари показал, что муравьи-фуражиры способны сохранять непрерывное движение даже при высокой плотности. В чём же их секрет? В недавнем исследовании, опубликованном в Transportation Research Interdisciplinary Perspectives, учёные наблюдали за муравьями Ochetellus на кормовых тропах и применяли к их передвижению модели транспортной инженерии. Оказалось, что муравьи не образуют пробок потому, что движутся группами от трёх до двадцати особей, почти с постоянной скоростью, соблюдая оптимальную дистанцию — и не пытаются обгонять друг друга.

Людям за рулём в часы пик следовать таким правилам, мягко говоря, непросто. «Мы максимизируем интересы отдельных индивидов, и именно поэтому в какой-то момент возникает пробка», — объясняет соавтор исследования Никола Пуньо, специалист по устойчивой инженерии из Университета Тренто в Италии. Но беспилотные автомобили, если однажды станут повсеместными, смогут действовать более согласованно. В одном из возможных сценариев автономные машины будут обмениваться информацией с соседними автомобилями, чтобы оптимизировать поток — например, поддерживая постоянную скорость и дистанцию или отказываясь от обгонов.

Такая сеть транспортных средств напоминала бы муравьиную тропу, где насекомые координируют поведение с помощью запахов, непрерывно взаимодействуя друг с другом. «Там нет лидера», — говорит Ноа Пинтер-Воллман, специалист по поведению животных из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, изучающая муравьёв. — «Но организация всё равно возникает». И в муравьином, и в автомобильном потоке такая распределённая система может быть «очень, очень устойчивой и живучей», добавляет Нисинари. (Ни он, ни Пинтер-Воллман не участвовали в новом исследовании.)

И всё же муравьи умеют многое из того, на что не способны даже беспилотные автомобили, отмечает Пинтер-Воллман. Муравьи могут прокладывать тропы любой ширины — в отличие от водителей, зажатых рамками шоссе. Иногда насекомые всё же застревают в узких тоннелях, но, чтобы восстановить движение, «они находят способ идти по потолку». Кроме того, в отличие от машин, муравьи не сталкиваются — они буквально могут ходить друг по другу.

Однако и сегодняшним водителям есть чему поучиться у муравьёв, чтобы не становиться причиной пробок, говорит Нисинари. Главное — не прижиматься слишком близко к впереди идущей машине. Оставляя дистанцию, водитель позволяет «поглотить» волну торможений в плотном потоке, которая иначе усилилась бы и превратилась в полноценную «фантомную» пробку без очевидной причины. «Просто держаться подальше», — говорит он, — «уже помогает движению оставаться плавным».

Источник: журнал Scientific American №332, 2025. Эллисон Паршалл

Предыдущая статья:
Удар астероида, погубившего динозавров, оказался хуже, чем мы думали.