Новости
4 апреля 2022
Математики Карельского научного центра РАН приступили к созданию программной системы, позволяющей моделировать транспортную ситуацию в городе в режиме реального времени. С практической точки зрения, она поможет управлять конкретными транспортными потоками, чтобы улучшить ситуацию на дорогах, с научной – поставит перед учеными новые задачи в области теории игр.
Группа ученых под руководством директора Института прикладных математических исследований Карельского научного центра РАН (ИПМИ КарНЦ РАН) Владимира Мазалова реализует проект «Разработка и исследование математических моделей и программ нахождения равновесия транспортных потоков и оптимизации транспортной сети на примере Петрозаводска».

Результатом этой работы станет математическая модель транспортной системы города, которая позволит анализировать конкурентное поведение транспортных компаний и оценивать интенсивность потоков частного и пассажирского транспорта в той или иной ситуации. На основе разносторонних данных математики найдут условия, при которых на дорогах будет достигаться оптимум социальных затрат. Также с помощью этих и других решений планируется смоделировать оптимизацию транспортной сети для пилотной области города.

На первом этапе математики создали транспортный граф, то есть модель из множества вершин и соединяющих их рёбер, наложенный на карту города. Каждая вершина в нем – это перекресток, ребра – соединяющие их дороги. Схема включает в себя 730 перекрестков и около 1,5 тыс. ребер. Следующим этапом станет разработка матрицы корреспонденций – ученым предстоит узнать, сколько людей выезжают из одного района и приезжают в другой и какой маршрут выбирают для этого. Здесь не обойтись без опроса горожан. Имея достаточное для математической обработки количество ответов, ученые применят к нему статистические методы и получат картину по городу. Также они будут фиксировать текущий поток, определять вероятные задержки на маршрутах. В работе будет учитываться информация с камер наблюдения, открытые данные о количестве жильцов домов, числе предприятий и их работников и многое другое.

Созданная система о текущей ситуации позволит разыгрывать разные сценарии. Как распределятся потоки и где возникнут пробки, если перекрыть тот или иной участок? Улучшит ли ситуацию строительство новой дороги? А, может, оно приведет к возникновению парадокса Браесса, когда добавление дополнительных мощностей в сеть не помогает, а, напротив, снижает общую производительность? Таким примером может служить Гоголевский мост. Математическое моделирование сценариев поможет при принятии важных управленческих решений.

Сейчас в Петрозаводске ведется масштабная работа над транспортной реформой. Сотрудники ИПМИ КарНЦ РАН входят в рабочую группу при администрации города по этому вопросу.

Владимир Мазалов, директор Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН

Разработка интересна ученым и в плане фундаментальной науки, в частности, в области теории игр. Так называют раздел математики, в котором идет поиск решений конфликтов между игроками – участниками какой-либо системы – и оптимальной стратегии их действий. Владимир Мазалов – известный в мире специалист в этой области.

– Сама структура нашего графа очень интересна, и мы будем его исследовать математически. К примеру, существует принцип Вардропа. Он заключается в том, что транспортные и пассажирские потоки находятся в равновесии, при этом все участники конкурируют между собой и каждый сам выбирает оптимальное время в пути. Нам же нужно найти условия, при которых это эгоистическое поведение даст социальный оптимум, – пояснил руководитель.

Управлять потоками можно с помощью экстерналий или внешних эффектов. Ими могут быть элементы централизованного управления, включенные, например, в правила дорожного движения – знаки ограничения скорости, регулируемые светофоры и т.д., политику ценообразования на общественный транспорт или топливо и многое другое. Математики просчитывают, как введение тех или иных экстерналий действует на поведение участников движения и ситуацию на дорогах. В марте в международном журнале Optimization Letters на эту тему вышла научная статья участников проекта.

– Мы рассматривали влияние на равновесие и социальный оптимум правил дорожного движения на параллельных маршрутах. Например, что касается полос движения на трассе: если разрешить определенному проценту грузовых автомобилей выезжать на вторую полосу, конкуренция даст социальный оптимум и скорость потока увеличится. По такому же принципу в городах создают отдельную полосу для автобусов. Такие экстерналии нужно знать и уметь ими управлять, – отметил Владимир Мазалов.

Проект карельских математиков поддержан Российским научным фондом в рамках регионального конкурса. Завершить работу планируется в 2024 году.

UPD 6.04.2022

Горожане могут помочь карельским математикам в создании системы для моделирования транспортной ситуации в Петрозаводске. Пожалуйста, примите участие в коротком анонимном опросе по ссылке.

Смотрите также:

Ученые вспоминают о своих родственниках, воевавших в 1941–1945 гг.
9 мая 2025
В День Победы сотрудники КарНЦ РАН поделились воспоминаниями о своих родных — участниках Великой Отечественной войны

Великая Отечественная война затронула практически каждую российскую семью, оставив глубокий след в судьбах миллионов. В честь Дня Победы генеральный директор Карельского научного центра РАН Ольга Бахмет и сотрудники институтов поделились воспоминаниями о своих родных — участниках войны, их боевом пути и подвигах. Эти истории — часть общей памяти, которую мы храним и передаём ради будущего.
С Днем Победы!
Виртуальная выставка "Путь к Победе"
7 мая 2025
Судьбы ученых-фронтовиков, архивные документы и редкие письма на карельском языке представлены на виртуальной выставке КарНЦ РАН

Карельский научный центр РАН представил виртуальную выставку "Путь к Победе", посвященную 80-летию Победы в Великой Отечественной войне. На ней можно узнать о судьбах ученых, служивших в рядах Красной армии в 1941–1945 годах, познакомиться с материалами из Научного архива КарНЦ РАН – фотографиями встречи Онежской флотилии и документами, отражающими работу исследователей в военные годы. Отдельный раздел посвящен результатам Марафона писем на карельском и вепсском языках, в ходе которого сотрудники ИЯЛИ КарНЦ РАН собрали редкие фронтовые весточки.
О.Н. Бахмет - встреча 6 мая
6 мая 2025
Руководство Карельского научного центра РАН провело встречу с представителями профсоюзных организаций

Встреча прошла по инициативе генерального директора КарНЦ РАН Ольги Бахмет.
Поводом для мероприятия послужили спорные формулировки, которые использовала председатель объединенного комитета профсоюза (ОКП) КарНЦ РАН Татьяна Попова в своей презентации на конференции трудового коллектива, посвященной обсуждению хода выполнения нового коллективного договора между работодателем и работниками. Материалы своей презентации председатель профсоюзного объединения разместила в открытых источниках, несмотря на то, что она знала, что по ряду выводов администрация Центра хотела бы проконсультировать ее во избежание ошибок.
Алексей Паршуков, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН, руководитель исследования
28 апреля 2025
Карельские биологи успешно протестировали метод обнаружения гельминтов у рыб по наличию их ДНК в воде

Специалисты Института биологии КарНЦ РАН впервые в республике опробовали метод анализа ДНК окружающей среды (e-DNA) для обнаружения модельного паразита рыб в зоне влияния форелевых хозяйств. Это особенно важно в связи с распространением рыбоводческих ферм, использующих практику перевозки посадочного материала (мальков) из одних водоемов в другие, что грозит появлением в озерах новых паразитов. Сегодня, чтобы выявить зараженность, необходимо поймать и обследовать рыбу, причем для точного результата требуется как минимум 15 особей. Это может быть затруднительно в естественных условиях и затратно в садковых. Диагностическая система e-DNA позволяет обнаруживать присутствие паразитов непосредственно в пробах воды.