Компьютерные науки и автомобиль

Электронные устройства, коими начинен современный автомобиль, не представляют собой ничего экстраординарного. Управление впрыском топлива, антиблокировкой, сменой скоростей, включением переднего моста - все это классические задачи, возлагаемые на цифровую систему управления.

Электронные устройства, коими начинен современный автомобиль, не представляют собой ничего экстраординарного. Управление впрыском топлива, антиблокировкой, сменой скоростей, включением переднего моста - все это классические задачи, возлагаемые на цифровую систему управления. По ведомству ИТ-отрасли проходят и бортовой GPS-навигатор с MP3-плейером. Но, может быть, интереснее взглянуть на автомобиль с позиций theoretical computer science или даже архаичной кибернетики?

Автомобиль - символ индивидуализма. Неотъемлемый атрибут жизни в свободных странах. Куда хочу - туда еду. Ни от кого не завишу. Так? Отнюдь! Автомобиль - всего лишь элемент системы массового обслуживания (СМО), чьей задачей является доставка пассажира в точку назначения. И, в современных крупных городах, отнюдь не самый критичный элемент.

Для описания СМО существует теория массового обслуживания (ТМО) - математическая дисциплина, изучающая системы, предназначенные для обслуживания массового потока требований случайного характера (случайными могут быть как моменты появления требований, так и затраты времени на их обслуживание). Типичный пример объектов внимания ТМО - автоматические телефонные станции, куда случайным образом поступают "требования" - вызовы абонентов, а "обслуживание" состоит в соединении абонентов с другими абонентами, поддержании связи во время разговора и пр. Целью развиваемых в этой дисциплине методов является отыскание разумной организации обслуживания, обеспечивающей заданное его качество. ИТ - внутрикомпьютерная архитектура, локальные и глобальные сети - тоже есть каноническая территория теории массового обслуживания. Это общеизвестно.

Но при обилии автомобилей возникает интересный эффект: места на улицах вдруг становится мало, а железа - много. И вдруг выясняется, что время, за которое ты добираешься из точки А в точку Б, уже не зависит от количества лошадей под капотом и даже от их числа на единицу массы самобеглой повозки. Происходит насыщение СМО. Самым критичным становится место на дороге! Именно здесь, а не в характеристиках автомобиля кроется бутылочное горлышко транспортной системы.

"Расшить" проблему можно по-разному. Можно перейти на образ жизни графа Дракулы и передвигаться по ночам, когда уличный поток эквивалентен дневному движению в 1980-е. В этом случае снижается усредненная нагрузка на систему. Но есть и другой путь…

В ТМО существует раздел - теория очередей. Она описывает ситуации, когда требования, застающие СМО занятой, не теряются, а ожидают ее освобождения и затем обслуживаются в том или ином порядке (часто с предоставлением приоритета определенным категориям требований). И правда - никто ведь не исчезает из многокилометровой пробки, рано или поздно проедут все. Кто-то - дисциплинированно и позже других. Кто-то чуть ускорится, прыгая из ряда в ряд. Иной, заранее мирясь с потерей нескольких купюр среднего достоинства, самовольно повысит себе приоритет, нарушая правила движения или используя тротуары и газоны. Ну а "кое-кому" приоритет установят свыше, мобилизовав регулировщиков и "разгонные" машины.

Вот что самое важное в условиях города - приоритет! Понятие из сферы информационных технологий, а отнюдь не динамика, пришедшая из классической физики.

А остальные, у кого приоритета нет? Их поведение описывается стохастически. В физике, скажем, для параметров газа неважно, как именно движется каждая молекула. Так и тут: для описания параметров транспортной системы не имеет значения, кто и в какую машину сел и какая у нее коробка передач. Куда большее значение имеют ширина транспортных магистралей, количество машин на улицах, наличие "зеленой волны"… То есть параметры, для индивидуального автовладельца внешние. Да и само обладание автомобилем - всегда ли результат индивидуального выбора?

Классический пример массового производства - "Форд-Т". Сначала - цена 900 долларов, потом, в 1916-м, 345 монет. От 10 до 20 процентов среднесемейного дохода. Но при условии массового спроса. А он достигается как экономическими мерами, вроде высокой зарплаты работяг в Детройте, так и методами маркетинга, рекламы. До конца 1920-х годов это срабатывало, но потом разразилась Великая Депрессия, выкарабкаться из которой помог рузвельтовский New Deal ("Новый курс") со своим строительством хайвеев.

Примерно тогда же Гитлер начинает программу автомобилизации Рейха - и не с массового выпуска машин, а с автобанов. "Фольксвагенов", правда, потребители не увидели - в серию пошли штабные "кюбели". Но представление о "народном автомобиле" - методами даже не рекламы, а скорее пропаганды - было создано ярчайшее (осмелюсь даже назвать этот фактор одной из причин успешного возрождения германской промышленности после проигранной войны).

Массовая прокладка дорог при Эйзенхауэре была несомненным стимулом к послевоенному росту авторынка США. Этот рынок вытянул на своих плечах жилищное строительство (породив феномен пригородов), нефтехимию, производство резины, пластмасс… Но вместе с тем породил и критическую зависимость цивилизации от углеводородов. И потерю времени в пробках. И шапки смога над городами. Все это - последствия политических решений, принятых давно и не здесь. Но ведь есть еще и наука…