Jak ekologiczna jazda i sztuczna inteligencja mogą pomóc zmniejszyć emisje z pojazdów miejskich

Któż z nas nie stał przez wiele cykli na czerwonym świetle, uwięziony w przyziemnym tańcu zatrzymywania się i ruszania? Wiele osób nie zdaje sobie sprawy, że te pozornie błahe niedogodności niosą ze sobą wymierne koszty dla środowiska. Bezproduktywna jazda na biegu jałowym na oznakowanych skrzyżowaniach może przyczyniać się do oszałamiającej emisji 15% dwutlenku węgla z transportu lądowego w Stanach Zjednoczonych. Przyszłość jazdy samochodem może być jednak na skraju poważnego postępu, który nie tylko zmniejszy naszą zbiorową frustrację, ale także opłaty środowiskowe.

W kierunku bardziej ekologicznej przyszłości

Nowe badania przeprowadzone przez MIT wykazały, że "ekologiczna jazda" może być przełomem w ograniczaniu tych emisji. Podejście to zachęca kierowców do dostosowania prędkości pojazdu w celu uniknięcia niepotrzebnych postojów i gwałtownego przyspieszania. Korzystając z potężnej techniki sztucznej inteligencji znanej jako głębokie uczenie ze wzmocnieniem, naukowcy przeanalizowali, w jaki sposób ta zmiana w zachowaniu kierowców może wpłynąć na emisje drogowe w trzech głównych miastach USA: Atlancie, San Francisco i Los Angeles.

Wyniki badań okazały się obiecujące. Pełne przyjęcie praktyk ekologicznej jazdy mogłoby doprowadzić do obniżenia emisji CO związanych ze skrzyżowaniami o 11% do 22%.₂ a wszystko to bez zakłócania płynności ruchu i bezpieczeństwa. Dobrą wiadomością jest to, że nawet gdyby tylko 10% pojazdów przyjęło te techniki, miasta nadal mogłyby potencjalnie zmniejszyć emisje nawet o połowę całkowitego potencjału.

Intrygującym odkryciem dokonanym podczas tych badań było to, że nawet dostosowując ograniczenia prędkości tylko na 20% skrzyżowań, można było osiągnąć do 70% całkowitych korzyści w zakresie emisji. Oznacza to, że wdrażanie ekologicznej jazdy może być stopniowe, zapewniając jednocześnie natychmiastowe korzyści. Cathy Wu, starsza autorka badania, nie mogła powstrzymać się od wyrażenia optymizmu w związku z tymi odkryciami. "Strategie kontroli oparte na pojazdach, takie jak ekologiczna jazda, mogą przyspieszyć redukcję zmian klimatycznych" - powiedziała. "To tylko wierzchołek góry lodowej".

The Nuts and Bolts: Wieloczęściowe badanie prowadzone przez cztery lata

W przeciwieństwie do tradycyjnych środków kontroli ruchu zależnych od stałej infrastruktury, takiej jak sygnalizacja świetlna i znaki stop, ekojazda wykorzystuje technologię pojazdów. Pomyśl o aplikacjach na smartfony, które wskazują optymalne prędkości lub inteligentne polecenia prędkości dla pojazdów autonomicznych przekazywane za pośrednictwem technologii pojazd-infrastruktura.

Czteroletnie badania miały na celu udzielenie odpowiedzi na pytanie, czy ekologiczna jazda powinna zostać wdrożona, a nie tylko w jaki sposób. W tym szeroko zakrojonym badaniu uwzględniono 33 kluczowe czynniki, od nachylenia drogi po czas sygnalizacji świetlnej. Naukowcy stworzyli cyfrowe podwojenia ponad 6000 skrzyżowań, symulując scenariusze ruchu drogowego w milionach przypadków przy użyciu danych z różnych źródeł. Uczenie się oparte na danych pomogło sztucznej inteligencji zoptymalizować energooszczędną jazdę poprzez zniechęcanie do marnotrawstwa w celu zarządzania złożonością obliczeniową. Oddzielne modele dla każdego klastra, oparte na ich charakterystyce, zostały stworzone w celu zwiększenia skuteczności. W miarę jak sztuczna inteligencja uczyła się, poprawiała ogólną wydajność.

Badanie wykazało również, że układ miasta odgrywa istotną rolę w potencjalnej skuteczności ekologicznej jazdy. Podczas gdy zagęszczone miasta, takie jak San Francisco, mogą odnotować nieco mniejsze korzyści ze względu na ograniczenie przestrzeni, miasta takie jak Atlanta, z wyższymi ograniczeniami prędkości i większą przestrzenią, mogą zyskać więcej na inicjatywach związanych z ekologiczną jazdą. Najważniejszym wnioskiem z badania było również to, że nawet ułamek samochodów wdrażających ekologiczną jazdę może wpłynąć na inne samochody, aby poszły w ich ślady, co skutkuje ogólną redukcją emisji. Całkiem korzystne!

Dodatkowe korzyści

Ekojazda wydaje się być prezentem, który nie przestaje dawać. Oprócz redukcji emisji dwutlenku węgla, zwiększa ona efektywność paliwową, oszczędza energię i poprawia jakość powietrza. Jeśli połączymy to z wprowadzeniem pojazdów elektrycznych, otrzymamy efekt kumulacji. Przeprowadzona symulacja wykazała, że wprowadzenie ekojazdy w San Francisco na poziomie 20% może obniżyć emisje o 7%, a w połączeniu z wprowadzeniem pojazdów elektrycznych redukcja ta wzrośnie do 17%. Cathy Wu słusznie zauważa, że ekologiczna jazda jest w istocie "niemal darmową interwencją"; gotową do szybkiego, skalowalnego wdrożenia, biorąc pod uwagę penetrację smartfonów i funkcji automatyzacji pojazdów.

To przełomowe badanie zostało sfinansowane przez Amazon i Departament Transportu stanu Utah. Zainteresowani czytelnicy mogą znaleźć wyniki opublikowane w Badania nad transportem Część C: Nowe technologie lub oryginalny artykuł na stronie MIT News.