А вот вопрос, откуда вообще берутся дорожные заторы, — это предмет ожесточенных споров. По одну сторону баррикад находятся главным образом физики, рассматривающие движение автомобилей по магистрали по аналогии с течением реки или падением песчинок вдоль стенок стеклянной трубки. Мы знаем, что песчинки могут внезапно сбиться в комок и их плавное падение может прекратиться; а на одной из компьютерных моделей транспортного потока можно наблюдать то же явление, поэтому физики утверждают, что "спонтанные заторы" происходят и в реальном мире. Физикам противостоят инженеры-транспортники, утверждающие, что любой затор вызван неким препятствием. В академическом смысле этот спор увлекателен, но неясен его практический смысл, поскольку даже инженеры-транспортники признают, что помехи, которые, как они полагают, ответственны за все дорожные заторы, бывают крайне незначительными, например, слишком медленно едущий автомобиль.

Утром 14 июня 2000 года Карлос Даганзо и Хуан Муньос, инженеры из Института транспортных исследований при Университете Беркли, продемонстрировали это, послав экспериментальный автомобиль на мост Ричмонд-Сан Рафаэль возле Сан-Франциско и обязав его водителя двигаться чуть медленнее общего потока, довольно свободного для позднего часа пик (и движущегося чуть быстрее шестидесяти миль в час). Мост имеет протяженность в пять с половиной миль, по две полосы в каждом направлении, на нем нет боковых въездов и съездов. Последствия проявились моментально. Активизировалось движение между полосами, и выше по магистрали (транспортники называют это "апстрим") образовалась перегрузка трассы. Даже при том, что пробка перемещалась, она значительно затруднила передвижение автомобилей в транспортном потоке.

Одна из причин, по которой пробки создают так много проблем, состоит в том, что на многополосных автомагистралях они провоцируют ситуацию, в которой скорость транспорта на разных полосах оказывается неравномерной. (Вы можете решить, что скорость на полосе в конечном итоге выравняется и вы вскоре догоните машины, движущиеся слева от вас. Но ничего у вас не выйдет.) Как бы там ни было, когда на разных полосах движение происходит на разных скоростях, водители начинают чаще перестраиваться. Это, в свою очередь, заставляет их быть более осторожными. Они увеличивают дистанцию между автомобилями, что, как ни парадоксально, приводит к еще более частому перестраиванию (поскольку увеличиваются интервалы между автомобилями). Каждая полоса на магистрали в конечном итоге вмещает на 10% меньше автомобилей, чем если бы это была обычная однополосная дорога.

На достаточно загруженной дороге водителям сложнее координировать свои действия с действиями остальных участников дорожного движения. Каждому водителю приходится предвосхищать действия своих коллег, но поскольку информация от одного автомобилиста к другому передается только с помощью стоп-сигналов и сигналов поворотов, этого оказывается недостаточно. Единственный водитель, поспешно нажавший на тормоза, может задержать весь автопоток. И поскольку ни один водитель не располагает общей картиной происходящего на дороге, его решения (съехать ли с магистрали в этом месте или тащиться дальше, перестроиться или остаться на той же полосе) обычно принимаются наугад. Вместо элегантного и стройного движения, характерного для птичьей стаи, водители в условиях дорожной пробки создают беспорядочное движение рывками.

3

Одна из причин нарушения координации движения на автомагистрали — разнородность водителей. Как мы показали выше, разнородность участников полезна для принятия верных групповых решений. Но та же разнородность может усложнить решение проблем координирования. Митч Резник продемонстрировал это много лет назад в ходе моделирования транспортного потока с помощью своей компьютерной программы Star-Logo, что было одной из первых серьезных попыток смоделировать то, как взаимодействие индивидуумов приводит к неожиданным результатам. Согласно этой модели, как пишет Резник в своей книге Turtles, Termites, and Traffic Jams ("Черепахи, термиты и дорожные заторы"), когда автомобили трогались с места с равномерными интервалами и двигались с одинаковой скоростью, общее движение происходило плавно. Но как только скорость становилась неравномерной и водители были вынуждены реагировать торможением или, наоборот, ускоряться, возникали дорожные заторы. Достаточно было всего лишь запрограммировать случайность положения и скорости каждой машины, чтобы возникли проблемы. Оказалось также, что появление где-то на дороге полицейского радара, заставляющего водителей резко сбрасывать скорость, отчего она становилась чрезвычайно непостоянной, тоже приводит к возникновению заторов. Все это порождает очевидный вопрос: если разнородность водителей — это проблема, может ли быть решением их однородность?

Чтобы попытаться ответить на этот вопрос, в августе 1997 года группа исследователей из Калифорнийской программы PATH[22]использовала отрезок примерно в семь с половиной миль на автомагистрали I-15 недалеко от Сан-Диего. Исследователи использовали восемь автомобилей марки Buick LeSabre, которые они снабдили оборудованием на пару сотен тысяч долларов, включая устройства для контроля управления и педали газа, датчики движения, радар, систему радиосвязи, способную передавать информацию о скорости движения и ускорении автомобиля пятьдесят раз в секунду. Этим исследователи пытались достичь двух целей: во-первых, обеспечить автоматическое управление, во-вторых, дать возможность потоку автомобилей двигаться, согласовывая скорость с помощью радиосвязи. И это сработало. LeSabre двигались вереницей с интервалами всего в двадцать один фут[23]. Движение машин было идеально синхронизировано, ибо задержек в связи с запоздалой реакцией водителя не было. Как только одна из машин меняла скорость, остальные подстраивались моментально. В течение четырех дней автомобили двигались со скоростью шестьдесят пять миль в час без единого сбоя, пройдя сотни миль и везя настоящих пассажиров. Это было великолепное зрелище идеальной организации дорожного движения.

Может ли такая модель работать в реальном мире? По моему мнению — да! Например, можно создать специальные автомагистрали, установив вдоль дороги магнитные маркеры с интервалами в четыре фута, позволяющие водителям считывать с них информацию о дорожной обстановке и точно знать, что они на своей полосе. Как только вы выезжаете на автомагистраль, вы оказываетесь в общей колонне и будете двигаться в ее составе, пока не съедете на боковую дорогу. Такое оснащение магистралей обойдется недешево. Расходы составят примерно тысячу долларов на милю, и, кроме того, надо будет соответствующим образом оснастить сами автомобили. Однако плавно действующая автоматизированная магистраль может удвоить, а то и утроить пропускную способность, устранив дорожные заторы. Это будет означать, что потребуется строительство меньшего числа автомагистралей и люди потратят меньше времени в дорожных пробках. Так что вполне вероятно, автоматизированные магистрали на самом деле сэкономят нам деньги.

Хотя план, на первый взгляд, весьма убедителен (если проблема в водителях, отнимите у них руль), трудно представить, что его смогут внедрить в ближайшее время. Частично из-за того, что водители вряд ли с готовностью уступят управление и согласятся доверить свои жизни компьютеру. Разумеется, самолеты теперь летают на автопилоте, но большинство из нас управляют не самолетом, а автомобилем. И одна из причин, по которой этот план обречен с самого начала, это то, что он напоминает указание, поступающее "сверху", в то время как люди стремятся быть хозяевами своей жизни и принимать собственные решения. Готовы ли мы позволить кому бы то ни было управлять нашим движением по автомагистралям? Может быть, приятнее все-таки идти на риск, даже попадая при этом в пробки?