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

Xiaomi официально представила дату премьеры SkyNomad — первого внедорожника компании

Xiaomi официально представила дату премьеры SkyNomad — первого внедорожника компании

Эксперт опроверг вред езды с пустым баком для мотора

Эксперт опроверг вред езды с пустым баком для мотора

Китайские ученые создали флэш-память, которой для хранения данных нужен всего один электрон

Китайские ученые создали флэш-память, которой для хранения данных нужен всего один электрон

Скрытая угроза аэродинамики: как дизайн Tesla спровоцировал пересмотр норм безопасности

Скрытая угроза аэродинамики: как дизайн Tesla спровоцировал пересмотр норм безопасности

Jeland представил полноприводный кроссовер J6 AWD российской сборки

Jeland представил полноприводный кроссовер J6 AWD российской сборки

Range Rover представила электрический GT с запасом хода до 800 километров

Range Rover представила электрический GT с запасом хода до 800 километров

АвтоВАЗ начнет испытания гибридного Lada Azimut мощностью до 500 л.с.

АвтоВАЗ начнет испытания гибридного Lada Azimut мощностью до 500 л.с.

Lamborghini отказалась от электромобиля Lanzador — вместо него выйдет гибрид

Lamborghini отказалась от электромобиля Lanzador — вместо него выйдет гибрид

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд