У журналі Nature опублікували дослідження, яке доводить зв’язок між утворенням автомобільних заторів та поширенням інфекційних захворювань. Ба більше, SIR-моделювання дозволяє передбачати утворення заторів, успішно відтворивши результати у п’яти великих містах Європи. Утім, давайте по черзі.

Яке таке моделювання?

Поширення інфекцій – складний механізм, що є сукупністю різних факторів: від динаміки самого населення до стану довкілля.

Епідеміологам все ж відомий спосіб передбачення появ та поширень шкідливих мікроорганізмів. Для цього використовують полігамні математичні моделі, у яких населення розділяють на групи, залежно від рівня популяції та стану здоров’я. Найпростіший поділ: suspectible – сприйнятливі до захворювання, infected – інфіковані, та recovered – особи, що одужали.

Ці засоби також називають SIR-моделями, і вони дозволяють прогнозувати поширення та тривалість епідемій.

А до чого тут затори?

Попри те, що проблеми з міським трафіком – біль кожного громадянина, донині науковці не мали універсальної моделі передбачення автомобільних заторів. Сучасні підходи засновані на мікроскопічних моделях, для яких потрібні потужні процесори та спеціальне калібрування.

У бідних містах взагалі важко навіть порахувати дані, адже кількість обчислювальних пристроїв вкрай мала. Навіть із залученням нейромереж та макроскопічного моделювання, кількісної інформації все одно бракує.

Втім, команда науковців з Південного Уельсу вирішила використати епідеміологічну SIR-модель, яка успішно показала себе у моделюванні епідемій грипу. Вона містить три диференціальні рівняння, які описують динаміку одужалих, захворілих та потенційно інфікованих. Коли збільшується кількість хворих – зменшується кількість потенційних. Коли хворі одужують, зменшується число хворих і збільшується число одужалих.

Порівняння змодельованих даних по заторах (синя лінія) і реальних (точки) для шести міст Європи.

Дослідники вирішили замінити хворих на автомобілістів, що стоять у заторі. Здорові – ті, хто лише їде до затору, а одужалі – ті, хто нарешті виїхав з нього. Допрацьована модель описує завантаженість міських доріг і доводить, що утворення заторів має «інфекційний» характер.

Порівнявши свою модель із даними Google Maps, науковці виробили ще складніші моделі завантаженості доріг та розрідження заторів.

То все, заторів не буде?

Будуть. Попри добру кореляцію математичної моделі та реальних показників, існує серйозний недолік – модель не враховує, що автомобіліст, який «одужав», може потрапити до затору знов. Іронічно, що SIR-модель також не передбачає повторного захворювання.

Отже, модель працює лише за умови, що у період прогнозування один автомобіліст потрапляє в один затор. Самі ж дослідники, враховуючи недолік їхнього методу, все одно педалюють її важливість для передбачення заторів у містах.

До речі, модель для симуляції виклали на GitHub у відкритий доступ.

Блукач історією та модерною наукою у телеграмі – https://t.me/ukrainianorthodox

Підтримайте Токар
50 грн.

10% середньостатистичної статті,
або ж пів дня роботи нашого сервера

Підтримати
Ось вона, нагода стати причетним до розвитку незалежних медіа!
Коменти