做有頭腦的交通信號燈

一套能夠自己組織協調的交通信號燈系統可以幫助減少交通擁堵。它的關鍵是讓紅綠信號燈的切換以一種分散混沌的方式進行，而不是按照通常有規律的程序化模式進行。

雖然每當你遇到一個紅燈路口，心里都有可能會暗暗詛咒，但城市規劃者們確實在努力提高交通流暢程度，他們嘗試讓多盞信號燈實現同步，甚至依靠超級計算機來設計出最佳模式。在交通高峰期綠燈停留的時間往往較長，同時計算機模型也會被用來優化公共交通。但是，正在穿越人行橫道的路人、摩肩接踵的人群以及道路上的拋錨事故車等不確定因素都可能讓一套精心設計的系統崩潰失常。德國德累斯頓工業大學的斯特凡·朗莫教授和瑞士蘇黎世大學的德克·黑爾賓教授最近在新墨西哥州參與了圣菲研究所的工作，他們表示一套自己組織協調的交通信號燈系統將能夠更好地解決這些問題。

他們通過模擬交通流量入手，把它當成流動的河流，同時把十字路口比作縱橫交錯的管網，然后，他們給每個交通信號燈裝上傳感器，用以了解特定時段的路面信息，安裝在信號燈上的電腦芯片會對預期中的車流量進行計算，并確定綠燈停留的時間長度。研究人員認為，在現有的紅綠燈系統中每一盞信號燈都遵循“叢林原則”，只會為自己打“小算盤”。僅對即時需求做出響應，這樣所有的信號燈也只會對就近的交通路口情況做出反應，顯然這是障于設置智能網絡的初衷。

解決這一問題就是采取一種分散的方法。它通過弄清每一個十字路口會對整條路面系統造成何種影響而讓多盞信號燈協調工作。該系統不是受制于自然交通波動的影響，恰恰相反，而是利用那些隨機的交通流量間隙幫助改善交通。研究者認為，信號燈只有在路面出現明確需求時才對綠燈停留的時間長度提出要求，這種非循環的解決方案可以消除即使沒有車輛往來紅燈也照亮不誤的惱人問題。

刊登在2009年6月《國際自治與自適應通信系統雜志》上的論文則提到了另一種“有機交通信號燈”，同樣是為了解決這個問題。德國卡爾斯魯厄理工學院的霍爾格·普羅斯曼及其就職于同一學院和萊布尼茲漢諾威大學的同事表示，所謂的“有機計算”能夠對極為復雜的系統進行建模。最近幾年，他們指出有機計算已經成為一系列涉及復雜自治系統——裝有傳感器和控制器——的問題的可能解決手段。

具體到城市交通系統身上，安裝在公路信號架以及其他地方的閉合電路電視攝影機將充當傳感器，交通信號燈則將扮演控制器或者制動器的角色，有效控制交通流。將現有交通系統改造成“有機交通信號燈”的系統，只需在當前的交通信號燈安裝定時控制器，或者安裝一個中央控制系統。這項技術為所有交叉口計算一個單一的周期時間，并將這個周期時間分割成每一個交叉口的綠燈時間，而后調整桕位差，以便將等待時間減至最少。該系統的首要目標是保持交通順暢和步行者安全，而現代交通感應城市控制系統又將公共交通納入其中。

雖然這些系統多年來一直不斷進步，但它們仍存在技術缺陷。由于交通管制問題，交通擁堵更為頻繁地出現，超出駕駛者的預計。固定計時器明顯存在缺陷，因為它們無法對交通的實時狀況做出響應，即使中央系統也無法隨公路交通的改變做出最佳響應。這些缺陷導致交通擁堵并浪費駕駛者的時間和汽車燃料，同時導致城鎮的交通污染進一步惡化。

普羅斯曼解釋說:“交通控制系統在環境和經濟方面的重要性以及交通節點的分布式特性和不斷改變的交通需求，使得交通信號燈控制成為有機計算方式的一個完美對象。”他和同事已經利用有機計算方式研發出一種分散式交通控制系統。這種基于工業標準的交通燈控制器，擁有一個觀察者/控制器結構，允許交通燈對交通流做出響應。并將信息傳送給附近路段的其他交通燈。