Алгоритм МФТИ предсказывает трафик в мегаполисе на годы вперед в десятки раз быстрее

Представьте, что вам нужно рассчитать движение каждого автомобиля в Москве или Чикаго на десять лет вперед. Для классического компьютера это задача почти невыполнимая – перебор миллионов вариантов занимает часы и дни. Но российским ученым удалось взломать этот код.

Алгоритм МФТИ предсказывает трафик в мегаполисе на годы вперед в десятки раз быстрее

Специалисты из лаборатории продвинутой комбинаторики и сетевых приложений МФТИ создали стохастический вариант знаменитого метода Франк–Вульфа (алгоритм SOFW). Их секрет прост до гениальности: чтобы понять, как поведет себя весь город, не обязательно просчитывать путь каждой машины. Достаточно заглянуть лишь в небольшую, случайную часть данных.

Почему старые методы буксуют?

Для долгосрочного планирования инженеры используют модели равновесного распределения потоков. Логика проста: водитель всегда ищет кратчайший путь, но чем больше машин на дороге, тем медленнее едет поток. Чтобы найти идеальный баланс для всего города, алгоритму приходится постоянно запускать поиск кратчайших маршрутов между всеми районами.

Главным инструментом здесь долгое время был алгоритм Дейкстры. На графе дорог он действует как турист с картой: шаг за шагом проверяет все возможные повороты, пока не найдет самый быстрый выезд.

В маленькой дорожной сети это работает мгновенно.

В гигантах же вроде Филадельфии (1525 зон) или Чикаго (1790 зон), где около 40 тысяч дорог, одна итерация расчетов могла занимать час. А таких итераций нужны тысячи.

Математика хаоса: принцип работы SOFW

Ученые МФТИ предложили радикально сменить подход. Вместо того, чтобы заставлять компьютер строить маршруты отовсюду сразу, они ввели элемент случайности. На каждом шаге алгоритм берет только 10% случайно выбранных точек отправления, но в итоге выдает решение с качеством, сопоставимым с традиционными методами.

«На мой взгляд, эту работу важно воспринимать не только как алгоритм для оптимизации транспортных потоков, но и как пример более общей идеи: алгоритмы в задачах оптимизации, использующие линейный минимизационный оракул (то есть подпрограмму, которая на каждом шаге находит кратчайшие пути для всех пар откуда–куда), можно существенно ускорить, особенно в задачах большой размерности, где такой оракул является узким местом», – резюмирует Игорь Игнашин, сотрудник лаборатории продвинутой комбинаторики и сетевых приложений МФТИ.

Читайте также

Audi представила самый экономичный электромобиль в своей истории с запасом хода до 646 км

Audi представила самый экономичный электромобиль в своей истории с запасом хода до 646 км

Электромобили с самым большим запасом хода в 2026 году: от Lucid Air до Mercedes-Benz EQS

Электромобили с самым большим запасом хода в 2026 году: от Lucid Air до Mercedes-Benz EQS

Пожарный КАМАЗ-беспилотник управляется с планшета

Пожарный КАМАЗ-беспилотник управляется с планшета

Tesla выпустила на обычные дороги роботакси без руля и педалей

Tesla выпустила на обычные дороги роботакси без руля и педалей

Ford отзывает почти 149 тысяч Mustang из-за риска потери мощности

Ford отзывает почти 149 тысяч Mustang из-за риска потери мощности

Porsche может вернуть культовый «плоский нос» в серийные модели 911

Porsche может вернуть культовый «плоский нос» в серийные модели 911

Dreame отказалась от выпуска электромобилей и закрывает проект гиперкара на 1876 л.с.

Dreame отказалась от выпуска электромобилей и закрывает проект гиперкара на 1876 л.с.

Greenworks представила подкапотный LED-прожектор UH312 яркостью до 1200 люмен

Greenworks представила подкапотный LED-прожектор UH312 яркостью до 1200 люмен

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Солнце могло поглотить суперземлю в несколько раз массивнее Земли

Солнце могло поглотить суперземлю в несколько раз массивнее Земли

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей