La distribution d'applications comme Waze, Apple Maps et Google Maps multiplie le chaos
Miguel Street est une route étroite et sinueuse qui traverse le quartier de Glen Park à San Francisco. Il y a quelques années, seuls les résidents des maisons voisines ont voyagé dessus, et ils connaissaient bien tous ses problèmes. Maintenant, il regorge de voitures qui l'utilisent comme raccourci de Mission Street bondée à Market Street. Les résidents locaux peuvent difficilement rentrer chez eux et des accidents se produisent quotidiennement.
Ce problème a commencé lorsque les applications Waze, Apple Maps et Google Maps se sont répandues et ont commencé à offrir des embouteillages en temps réel aux conducteurs. Dans le monde, environ un milliard de conducteurs utilisent de telles applications.
Aujourd'hui, les embouteillages apparaissent de manière inattendue, dans des lieux auparavant calmes, dans toutes les villes et pays du monde. À Boston, dans la région de Dorchester, les résidents d'Adams se plaignent des voitures aux heures de pointe qui se déplacent rapidement, dont beaucoup de conducteurs regardent leur téléphone, planifiant leur prochaine manœuvre. Les voies de contournement de Londres, autrefois la possession secrète des chauffeurs de taxi, sont désormais remplies d'utilisateurs d'applications. Israël a été l'un des premiers à souffrir de ce fléau, car c'est là que Waze a été fondé; un tel chaos s'est rapidement développé que l'un des habitants de Herzliya-bet a même condamné l'entreprise.
Et le problème ne fait qu'empirer. Les urbanistes du monde entier ont prédit la densité du trafic en fonction de la densité de la population, ce qui suggère qu'un certain nombre de changements en temps réel seront appropriés dans certaines circonstances. Pour gérer ces changements, ils ont créé des outils tels que les feux de circulation sur les routes et les sorties d'autoroute, les panneaux variables, les émissions radio et les systèmes de messagerie. Dans des cas particulièrement difficiles - un obstacle, un événement inattendu, un accident - les chefs de ville envoient parfois une personne vivante pour contrôler la circulation.
Mais maintenant, les applications de navigation en temps réel sont responsables de tout et créent plus de problèmes qu'elles n'en résolvent. Les applications sont généralement optimisées afin que le temps de trajet d'un chauffeur individuel soit le plus court possible; ils ne se soucient pas si les rues des zones résidentielles peuvent absorber un tel trafic, ou si les voitures apparaissant dans des endroits soudains augmenteront le danger sur la route. Je travaille à l'Université de Californie à Berkeley en tant que directeur du
Smart Cities Research Center. Une grande partie de mon travail consiste à essayer de comprendre ce que font ces applications et la meilleure façon de coordonner leur travail avec les systèmes de contrôle du trafic plus traditionnels.
Voici comment ces applications ont évolué. En règle générale, les feuilles de route de base utilisées par les applications contiennent cinq catégories de routes, des autoroutes à plusieurs voies aux petites rues des zones résidentielles. Chaque classe est capable d'accueillir un certain nombre de voitures circulant sur elles en une heure à une vitesse adaptée aux conditions locales. Les systèmes de navigation qui sont d'abord apparus comme des gadgets distincts ou qui ont été intégrés au panneau de commande, et qui se trouvent maintenant dans tous les smartphones, utilisent depuis longtemps ces informations dans leurs algorithmes de création de chemins pour calculer le temps de trajet probable et choisir le meilleur itinéraire.
Au début, les applications de navigation utilisaient ces cartes pour trouver tous les chemins possibles vers leur destination. Cela a bien fonctionné lorsque les utilisateurs ont recherché un itinéraire assis dans une voiture près de leur domicile, se préparant pour le voyage. Mais ces recherches exigeaient trop de puissance de calcul pour être utilisées par des conducteurs déjà en déplacement. Par conséquent, les programmeurs ont proposé des algorithmes qui sélectionnent plusieurs chemins possibles, estiment le temps de trajet pour chacun d'eux, puis choisissent le meilleur. Cette approche a peut-être manqué l'itinéraire le plus rapide, mais en moyenne, cela a plutôt bien fonctionné. Les utilisateurs peuvent affiner ces algorithmes en choisissant leurs types de routes préférés - par exemple, préférant les trajets sur autoroute, ou vice versa, en essayant de les éviter.
L'industrie de la cartographie numérique est petite.
Navteq (maintenant Here Technologies) et
TomTom , deux premiers fabricants de cartes numériques, ont été créés il y a environ 30 ans. Ils se sont principalement concentrés sur la collecte de données et ont publié des mises à jour cartographiques sur une base trimestrielle. Entre les sorties de la carte, les itinéraires proposés par les navigateurs n'ont pas changé.
Lorsque les capacités de navigation électronique sont passées aux applications mobiles, les fournisseurs de systèmes ont commencé à collecter des données sur la vitesse de conduite et l'emplacement de tous les utilisateurs qui ont permis à l'application de partager ces informations. Initialement, les fournisseurs utilisaient le suivi GPS comme données historiques qui permettaient d'évaluer des vitesses de route réalistes à différents moments de la journée. Ils ont intégré ces estimations à des cartes, définissant des chemins rouges, jaunes et verts - où le rouge signifie les embouteillages élevés et le vert signifie la conduite continue.
Avec le nombre croissant d'enregistrements GPS historiques, ainsi que la bande passante et la couverture des réseaux cellulaires, les développeurs ont commencé à partager les informations de trafic avec les utilisateurs en presque temps réel. Les notes étaient assez précises pour les applications les plus populaires installées par la plupart des pilotes dans une région particulière.
Et puis, vers 2013, Here Technologies, TomTom, Waze et Google sont allés au-delà du simple signalement des embouteillages. Ils ont commencé à proposer des options de détour en temps réel, plaçant les conditions routières au-dessus des caractéristiques du réseau routier. Cela a donné aux utilisateurs la possibilité de contourner les ralentissements du trafic et a également créé le chaos.
Ce que les navigateurs mobiles ne savent pas : un match de sport au stade local A entraîne des embouteillages sur l'autoroute, en passant par le centre de cette zone résidentielle fictive. Pour notre chauffeur hypothétique essayant de rentrer du travail, c'est un problème, alors il se tourne vers le navigateur pour obtenir de l'aide. L'itinéraire alternatif le plus court (et, selon le navigateur, le plus rapide) (bleu), serpentant, traverse des zones résidentielles avec des impasses, une montée raide B et un pont-levis C, ce qui peut entraîner des retards inattendus si vous n'êtes pas familier avec son calendrier de câblage. La route rouge traverse le centre-ville D et passe devant l'école primaire E; le navigateur ne sait pas que les écoliers viennent de désapprendre et rentrent chez eux. Heureusement, notre chauffeur connaît cette zone, et il choisit le chemin violet, bien que l'application indique que ce n'est pas l'option la plus rapide. Les conducteurs qui ne connaissent pas la zone à la recherche d'un itinéraire rapide vers le stade peuvent se retrouver dans des situations chaotiques et même dangereuses.À première vue, la construction de détours en temps réel n'est pas un problème. Les villes le font constamment, changeant les signaux, les phases et la durée des feux de circulation ou affichant des détours sur le tableau. Le vrai problème est que les navigateurs mobiles ne fonctionnent pas en conjonction avec les infrastructures urbaines de sorte que la majeure partie du trafic se déplace plus efficacement.
Premièrement, les demandes ne prennent pas en compte les caractéristiques de chaque district. Vous vous souvenez de ces cinq catégories de routes et des vitesses approximatives sans entrave qui leur sont associées? Et c'est presque toutes les applications qui connaissent les routes. Par exemple, Baxter Street à Los Angeles - qui souffre également d'une augmentation du nombre d'accidents dus aux applications mobiles et des détours qu'ils ont provoqués - est une route extrêmement raide le long du chemin que les chèvres parcouraient dans les collines. Mais pour les applications, cette route ressemble à n'importe quelle autre route à faible vitesse maximale. Ils suggèrent qu'il y a une place de stationnement des deux côtés, et entre eux il y a une place pour la circulation dans les deux sens. Ils ne tiennent pas compte du fait que sa pente est de 32% et que, étant au sommet, vous ne voyez pas la route devant vous ou les voitures se diriger vers vous. Cette zone morte oblige les conducteurs à ralentir de façon inattendue, c'est pourquoi les accidents de la circulation se produisent constamment en permanence dans une rue résidentielle autrefois calme.
De plus, les algorithmes peuvent ne pas prendre en compte d'autres caractéristiques de leur chemin choisi. Par exemple, y a-t-il des routes avec de nombreux piétons? Passent-ils des écoles? Y a-t-il des intersections difficiles à traverser - par exemple, une petite rue traversant une rue animée sans feux de circulation?
J'ai récemment expérimenté à quoi peut conduire cette ignorance. J'étais dans un embouteillage sur une route à plusieurs voies lorsque l'application m'a suggéré de contourner la circulation sur les routes des zones résidentielles. Il m'a construit un itinéraire qui passait juste devant l'école à 8h15 du matin. Les contrôleurs de la circulation se tenaient là, laissant entrer les enfants, les minibus garés sur deux rangées, les enfants sautant hors des voitures arrêtées, et il était difficile pour les conducteurs de voir ce qui se passait en raison du soleil éclatant du matin. Et je viens d'apporter ma part dans le chaos général.
Entre autres choses, ces navigateurs mobiles fonctionnent seuls. Ils viennent d'un point de vue égoïste, selon lequel chaque voiture concourt pour l'itinéraire le plus rapide jusqu'à sa destination. Cela peut conduire au fait que le navigateur va générer de nouveaux embouteillages dans des endroits inattendus.
Considérez les voitures qui traversent une rue animée sans feux de circulation. Supposons que les voitures sur une route secondaire mettent un panneau d'arrêt. Il est également probable que ces panneaux se trouvent sur une route secondaire des deux côtés d'une intersection achalandée, et cela a été fait lorsque la circulation dans une rue animée n'était pas si dense et que les voitures n'avaient pas à attendre trop longtemps pour qu'elle traverse. Mais ajoutez des voitures à la circulation le long de la rue principale, et il y aura de moins en moins de pauses, à cause desquelles la file d'attente de voitures en attente sur la route secondaire commencera à s'étirer et à remplir les rues voisines. Si vous conduisez le long de la route principale, vous atteindrez rapidement votre destination. Mais si vous êtes mineur, vous devez attendre très longtemps avant de pouvoir conduire. Et plus les voitures enverront de demandes dans ces rues environnantes, comme cela se produit en raison de problèmes inattendus sur l'autoroute, plus les embouteillages et les accidents se produiront.
Pour compliquer le problème des «routes égoïstes», chaque fournisseur de navigation - Google, Apple, Waze - fonctionne séparément. Chacun d'eux reçoit des données qui vont à leurs serveurs uniquement de leurs utilisateurs, donc le degré de distribution de ce système affecte sa perception de la réalité. Si l'application n'est pas très populaire, le système revient à utiliser des données historiques pour la zone souhaitée, au lieu de se faire une idée correcte de l'encombrement existant. En conséquence, plusieurs acteurs travaillent indépendamment avec des informations imparfaites, s'attendant à ce que le réseau routier avale facilement tous leurs utilisateurs.
Pendant ce temps, les ingénieurs des transports urbains sont occupés à gérer le trafic à l'aide des outils à leur disposition - compteurs de trafic, affichages électroniques et transmissions radio qui offrent des itinéraires de détour que j'ai déjà mentionnés. Leur objectif est de contrôler les embouteillages, de maintenir le réseau routier dans un état sûr et efficace et de répondre de manière appropriée aux accidents, aux matchs sportifs et aux évacuations d'urgence.
Les ingénieurs de la ville travaillent également de manière isolée et avec des informations incomplètes, car ils n'ont aucune idée de ce que les applications feront à un moment donné. La ville d'aujourd'hui perd de vue la quantité de trafic qui nécessite un accès aux routes. À court terme, cela entraîne des problèmes de sécurité et, à long terme, un problème de planification. Cette situation ne fournit pas à la ville les informations qu'elle pourrait utiliser pour développer des stratégies améliorées de réduction de la circulation - par exemple, en encourageant les entreprises commerciales à modifier l'horaire des quarts de travail et les entreprises impliquées dans la livraison et le transport - à utiliser d'autres itinéraires.
Uniquement pour les chèvres? La rue Baxter, raide et étroite à Los Angeles, était autrefois un réseau de sentiers de chèvre, et maintenant pour les navigateurs mobiles, elle ressemble à n'importe quelle autre rue d'un quartier résidentiel.Vous avez peut-être bénéficié de l'un de ces itinéraires de détour, mais il est peu probable que vous en profitiez à long terme. Pour ce faire, il est nécessaire de traiter le système dans son ensemble, et peut-être même de considérer la consommation totale de carburant et les émissions polluantes. Ce n'est qu'à cette condition que nous pourrons utiliser ces algorithmes de redirection du trafic au profit de tous les citoyens et de notre environnement.
Pendant ce temps, les zones résidentielles et leurs résidents combattent les étrangers en utilisant leurs rues comme autoroutes. Au tout début du problème, dans la région de 2014, les résidents ont tenté de tromper l'application et ont falsifié les rapports d'accident, essayant de leur faire croire qu'il y avait des problèmes qui gênaient les déplacements. Ensuite, certains habitants ont convaincu les autorités de la nécessité d'installer des policiers couchés, ralentissant le mouvement et réduisant la vitesse de base de conduite dans ces rues.
La ville de Leon dans le New Jersey a simplement fermé de nombreuses rues pour la circulation pendant les périodes de pointe, et a commencé à prendre de lourdes amendes de la part des conducteurs qui n'y vivent pas. Les villes voisines ont suivi son exemple. Un problème imprévu avec cette solution était que les entrepreneurs locaux ont commencé à perdre une clientèle qui ne pouvait pas traverser la ville à de telles heures.
Los Angeles a récemment réagi à des problèmes avec Baxter Street, et l'a fait à sens unique, avec seulement du trafic en descente. La solution n'était pas encore parfaite - en conséquence, les résidents locaux ont dû aller plus loin, mais le caractère aléatoire du mouvement a diminué.
La situation déplorable des incendies de forêt en 2017 a clairement démontré le manque de travail coordonné des navigateurs mobiles et des services traditionnels de gestion du trafic à Los Angeles. Les applications mobiles ont redirigé les gens vers la rue, bloqués par les autorités, directement dans la bouche de l'incendie. Ce n'est pas la faute des algorithmes - il est tout simplement très difficile de conserver des informations à jour sur l'état des routes lorsque les événements se développent si rapidement. Cependant, cela montre que les autorités de la ville ont besoin d'un moyen de collaborer, et parfois même d'influencer le fonctionnement de ces applications. Heureusement, un policier se trouvait dans un endroit problématique, redirigeant physiquement le trafic vers un chemin sûr.
Mais toutes ces mesures sont temporaires; ils réduisent mais n'améliorent pas la mobilité. En fait, nous avons besoin d'un état socialement optimal dans lequel le temps de trajet moyen est minimisé partout. Les ingénieurs des transports appellent cet état d'équilibre du système optimal; c'est l'un des deux principes de l'équilibre de Wardrop. Comment rassembler des foules en suivant les directions des applications et le flux de trafic prévu, qui, au moins, évolue vers un système socialement optimisé, en utilisant les mécanismes que nous avons déjà? Vous pouvez commencer par recueillir tous les points de vue sur l'état actuel du réseau routier. Cependant, forcer tout le monde à vider les données dans une chaudière commune ne sera pas facile. Cela rappelle l'histoire de David et Goliath - des joueurs comme Google et Apple ont des infrastructures de serveurs massives qui traitent ces données, malgré le fait que de nombreuses villes n'ont que des ressources financières limitées pour développer des technologies avancées. Incapables d'investir dans les nouvelles technologies, les villes ne rattrapent pas les grands fournisseurs de technologies et ne sont finalement impliquées que dans la régulation. Par exemple, Portland, Seattle et de nombreuses autres villes ont réduit la vitesse maximale dans les rues résidentielles à 30 km / h.
Il y a de meilleures façons. Nous devons convaincre les fabricants d'applications que s'ils partagent des informations entre eux et avec les gouvernements municipaux, les algorithmes de création d'itinéraire pourront tirer parti d'une image beaucoup plus complète, y compris, entre autres, des informations provenant de l'infrastructure physique: horaires des feux de circulation, données des compteurs de voitures et caméras. Le partage de données améliorera la qualité de leurs applications tout en aidant les services de gestion du trafic.
Tout d'abord, nous devons former des comités mixtes composés de représentants d'entreprises commerciales, de groupes d'ingénierie urbaine et même d'entreprises de transport telles que Uber et Lyft. Le partage d'informations nous aidera à mieux comprendre comment réduire la congestion et gérer notre mobilité.
De nombreux problèmes doivent être résolus avant que toutes les applications et tous les outils d'infrastructure fonctionnent ensemble, optimisant ainsi le trafic pour tous.
La vraie difficulté avec la gestion du trafic semble être l'ampleur de ce problème. Pour utiliser le flux de données des utilisateurs de l'application et les données des capteurs urbains, il sera nécessaire de créer une nouvelle couche analytique qui accepte les informations clés, les anonymise, les combine et les affiche sous une forme qui sera plus facile à digérer pour les systèmes de contrôle de la circulation du gouvernement.
Nous aurons également besoin de programmes de simulation capables d'utiliser toutes ces données pour modéliser la dynamique de notre mobilité à l'échelle de la ville. Le développement de ces logiciels est un sujet clé dans les recherches en cours financées par le programme Energy Efficient Mobile Systems du département américain de l'Énergie, dirigé par Here Technologies et trois laboratoires nationaux: Lawrence Berkeley, Argonne et Pacific Northwest.
Je travaille sur ce programme à Berkeley en tant que scientifique invité dans le cadre de l'Initiative pour un transport écologiquement durable. Aujourd'hui, une équipe sous ma direction, comprenant des chercheurs de ces trois laboratoires, a développé des simulations pour plusieurs grandes villes qui peuvent fonctionner en quelques minutes sur les supercalculateurs du département de l'énergie. Dans le passé, ces simulations fonctionnaient pendant des jours, voire des semaines. Je pense que ces simulations donneront lieu à de nouvelles approches de gestion de la congestion qui prendront en compte les multiples facettes de ces problèmes.Dans l'un de nos projets, nous avons pris 22 millions de paires de «point de départ / point final» (transport selon la terminologie des travailleurs des transports) et créé une simulation pour la région de la baie de San Francisco, qui détermine le temps de trajet le plus court pour chaque transport, ainsi que les modèles de trafic sur chaque chemin toute la journée. Nous avons ajouté un algorithme qui redirige les voitures à un moment où la simulation implique la formation rapide de congestion grave. Nous avons constaté qu'environ 40 000 voitures sont redirigées aux heures de pointe et environ 120 000 en heures de pointe le soir. Naturellement, une sorte d'accident sur l'autoroute augmentera ces chiffres.Cette simulation montre à quel point la planification du trafic peut affecter le changement dans l'équilibre du flux de trafic, ainsi que cette planification nous donne des données que nous ne pouvons pas encore recevoir directement. La question suivante est de savoir quelle partie du réseau routier nous pouvons utiliser, ce qui modifie la congestion routière pour augmenter le trafic sur les routes dans les zones résidentielles.Notre prochaine étape sera de changer l'algorithme afin de prendre en compte les restrictions routières dans les zones résidentielles. Nous savons, par exemple, qu'il n'est pas nécessaire de rediriger le trafic vers des endroits où il y a des écoles à un moment où les écoliers y sont amenés ou emmenés, et que nous devons en conséquence corriger les algorithmes.Nous espérons que bientôt nous pourrons mettre ces outils entre les mains des services de contrôle de la circulation de l'État.Voici ce que nous essayons de faire avec cette technologie pour résoudre les problèmes décrits. Cependant, il existe également des obstacles non techniques. Par exemple, les données de localisation des véhicules peuvent contenir des informations personnelles qui ne peuvent pas être transmises de manière anonyme. Et les modèles commerciaux actuels des entreprises commerciales peuvent les rendre réticentes à partager des données précieuses.Pour résoudre les problèmes techniques et autres, la recherche et les alliances entre les organisations commerciales et à but non lucratif seront nécessaires, et ce n'est qu'alors que nous pourrons créer cet écosystème coopératif. Mais plus nous en saurons sur ce qui stimule la dynamique de nos routes, plus nos outils de gestion du trafic seront efficaces, mieux ils seront en mesure de prendre en compte les problèmes des résidents locaux, les objectifs commerciaux des propriétaires de parcs automobiles, la santé et la commodité des gens.Je suis sûr que la plupart des personnes bien informées accepteront des inconvénients mineurs pour le bien commun. N'accepteriez-vous pas de passer quelques minutes supplémentaires en voiture pour épargner les zones résidentielles et améliorer l'environnement?