اساتید دانشگاه ترنتو رفتار مورچهها را مطالعه کردهاند تا متوجه شوند که این حشرات چگونه بدون توقف و حرکتهای ناگهانی، حتی در گروههای بزرگ، به طور مؤثر حرکت میکنند. این یافتهها به تازگی در نشریه چشماندازهای بینرشتهای تحقیق در ترافیک منتشر شده است.
مارکو گوریریری، استاد تخصصی در زیرساختهای جادهای و ریلی و نیکولا پوگنو، استاد مکانیک مواد جامد و سازهها، این مطالعه را همنویس کردهاند.
رفتار مورچهها با یادگیری عمیق رهگیری شده است
رفتار مورچهها الهامبخش حوزههای علمی مختلف بوده است به دلیل توانایی آنها در حل مسائل پیچیده. به هنگام حرکت، مورچهها شبکههای رد-پا ایجاد میکنند که شباهتهایی با ترافیک خودروها در بزرگراهها دارد.
با تحلیل یک مسیر مورچهای به طول 30 سانتیمتر که 100 برابر طول بدن هر مورچه است و با استفاده از الگوریتمهای یادگیری عمیق برای دنبالکردن حرکتها در فیلمهای ویدئویی، پژوهشگران مسیرها، سرعتها، جریانها و تراکمهای مورچهها را نقشهبرداری کردند. نتایج نشان میدهد که مورچهها از استراتژیهایی مانند تشکیل دسته، سرعت ثابت و بدون سبقت برای جلوگیری از ازدحام استفاده میکنند، حتی در تراکمهای بالا.
به گفته گوریریری، مورچهها یکی از معدود گونههایی هستند که میتوانند جریانهای ترافیکی دوطرفه را مدیریت کنند، مشابه به جادههای ما، اما آنها به هیچ گونه تراکمی برنمیخورند. او همچنین یادآور میشود که مورچهها از رد-پاهای فرمونی که توسط یک مورچه پیشرو تعیین میشوند پیروی میکنند و به صورت گروهی با فاصلههای کوچک و بدون سبقت حرکت میکنند.
«از مورچههایی که روی یک مسیر فرمون راه میروند تا خودروهایی که در یک خط جاده حرکت میکنند، چالش اصلی برای تمامی سیستمهای جمعی جلوگیری از تراکم در تراکمهای بالا در محیطهای شلوغ است»، پژوهشگران در مطالعه یادآور میشوند.
مورد مطالعه نشان میدهد که مورچهها مسائل ترافیکی پیچیده را با استفاده از قوانین ساده، خودسازمانیافته که از خارج تحمیل نمیشوند حل میکنند، همانند ترافیک سنتی. این قوانین از طریق تماس مستقیم یا سیگنالهای شیمیایی بین مورچهها به دست میآید، که رفتار آنها را نسبت به خودروها در جادههای متداول تعاملیتر میکند، مطالعه میگوید.
استراتژیهای ترافیکی مبتنی بر رفتار مورچهها برای وسایل نقلیه خودران
این پژوهش چندین کمک مهم میکند. اول، متغیرهای ترافیکی میکروسکوپی یافت شده در جریانهای مورچهها را استنتاج میکند و همچنین استراتژیهای جمعی مورد استفاده مورچهها برای جلوگیری از تراکم را تحلیل میکند. بر اساس این یافتهها، مطالعه استراتژیهایی برای تنظیم ترافیک ارائه میدهد که از رفتار مورچهها الهام گرفته شده است.
بنابراین، گوریریری پیشنهاد میدهد که سیستمهای ترافیکی آینده برای وسایل نقلیه خودران (CAVs) میتواند از رفتار مورچهها الهام بگیرد. همانطور که مورچهها از فرمونها برای ارتباط استفاده میکنند، CAVها میتوانند از تکنولوژیهای پیشرفته ارتباطی برای تعامل با یکدیگر و زیرساختهای جادهای استفاده کنند تا دستههای هماهنگ شده تشکیل بدهند.
این امر به آنها اجازه میدهد تا با سرعتهای بالا و با فاصله کم در خطوط موازی حرکت کنند، بهرهوری ترافیک، سطح خدمات و کاهش انتشار گازها را بهبود ببخشند.
با این حال، مطالعه همچنین به چندین محدودیت اشاره میکند. یکی از محدودیتهای عمده این است که گردآوری دادههای ترافیکی تنها بر روی یک گونه از مورچه متمرکز بوده است، که تعمیم نتایج به همه گونههای مورچه را غیرممکن میسازد.
علاوه بر این، تحلیل بر اساس یک بخش از مسیر بدون خمها، تقاطعها یا مناطق تداخل بین جریانهای مورچه انجام شده بود. در نهایت، از آنجا که CAVها فناوریهای نوظهور هستند، هیچ داده تجربی از برنامههای ترافیکی و بزرگراهی در دنیای واقعی برای پشتیبانی از یافتهها وجود ندارد.