Войти в систему

Home
    - Создать дневник
    - Написать в дневник
       - Подробный режим

LJ.Rossia.org
    - Новости сайта
    - Общие настройки
    - Sitemap
    - Оплата
    - ljr-fif

Редактировать...
    - Настройки
    - Список друзей
    - Дневник
    - Картинки
    - Пароль
    - Вид дневника

Сообщества

Настроить S2

Помощь
    - Забыли пароль?
    - FAQ
    - Тех. поддержка



Пишет ham_tramwaynyi1 ([info]ham_tramwaynyi1)
@ 2008-11-25 10:09:00


Previous Entry  Add to memories!  Tell a Friend!  Next Entry
Entry tags:наука, экономика

Цена анархии или смогут ли математики спасти мир
То, что характер дорожного движения зависит не только от состояния дорожного покрытия, развития дорожной сети и параметров движущегося транспорта, но и от поведения водителей — начиная от соблюдения ПДД и заканчивая выбором маршрута — достаточно очевидно.

И, казалось бы, при максимальном увеличении свободы выбора маршрута каждым водителем (что возможно при наличии максимально развитой и разветвлённой дорожной сети, позволяющей попасть из пункта А в пункт Б множеством разных способов) нагрузка на дороги должна уменьшаться и пробки возникать намного реже, чем в условии отсутствия альтернатив или их ограниченного числа.

Но оказалось, что всё обстоит с точностью до наоборот, и это получило название парадокса Браеса. Суть его сводится к тому, что добавление дополнительных возможностей к сети (компьютерной, транспортной и т. п.) при независимом ("эгоистическом") распределении нагрузки на ее элементы может в некоторых случаях уменьшать эффективность ее работы, поскольку равновесие такой изменённой сети необязательно оптимальное.

Теоретические построения немецкого математика нашли своё подтверждение в недавнем исследовании корейских и американских учёных, которые пришли к выводу о том, что что расширение транспортной сети при "эгоистическом" распределении нагрузки способно в отдельных случаях не повышать, но снижать ее совокупную пропускную способность. Под "эгоистическим" распределением нагрузки понимается возможность произвольного выбора маршрута движения каждым его участником самостоятельно. Приведу выдержку из исследования (выделения болдом мои — [info]steissd@lj)



«   »
Появление новых участков общей дорожной сети, даже с исключительной пропускной способностью, может резко увеличить время прохождения машиной маршрута от начальной до конечной точки.

В этой ситуации система переходит в состояние равновесия Нэша, или Нэша-Курно. В теории игр этим термином обозначается тип решений игр с участием двух или более играющих, в котором ни один участник не может увеличить выигрыш, изменив своё решение в одностороннем порядке, в то время как остальные играющие своих решений не меняют.

Дорожный трафик в ситуации равновесия Нэша позволяет (теоретически) каждому участнику движения рано или поздно добраться до цели.

Однако затраченное каждым из них на это время (и, естественно горючее) окажется заведомо большим, чем было бы в ситуации "социального оптимума" – централизации и кодификации не только правил дорожного движения, но и правил выбора маршрутов движения водителями.

Это означает, что оптимума для всех и для каждого можно достичь лишь в том случае, если каждый водитель будет придерживаться строго определенного маршрута движения – даже если, на первый взгляд, есть и более привлекательные маршруты.


[...]


Информация о текущем трафике не улучшит ситуацию – необходимо именно закрытие определенных "проблемных" участков дорожной сети вместо строительства новых, и отказ от произвольности в выборе маршрутов движения водителями с реализацией централизованного планирования маршрутов каждым из них.

"Цена анархии" (POA, price of anarchy) - относительное увеличение продолжительности маршрута по отношению к "социально оптимальному", вызванное исключительно произвольностью выбора маршрута водителями - как фунция трафика для маршрута от Гарвардской площади до Boston Common в Бостоне (для двух аналогичных маршрутов в Лондоне и Нью Йорке график показан во врезке). Показатель POA стремится к 1 при незначительном трафике, растет по мере роста количества машин и опять снижается до 1 при дальнейшем увеличении их количества (ситуация "все дороги стоят").


[...]


Анализ показал, что в Нью-Йорке, Бостоне и Лондоне водители могут тратить абсолютно бессмысленно, стоя в пробках, соответственно до 28%, 30% и 24% своего времени. Это – плата лишь за то, что каждый из них вовсю пользуется правом самостоятельно прокладывать свой маршрут.Анализ показал, что в Нью-Йорке, Бостоне и Лондоне водители могут тратить абсолютно бессмысленно, стоя в пробках, соответственно до 28%, 30% и 24% своего времени. Это – плата лишь за то, что каждый из них вовсю пользуется правом самостоятельно прокладывать свой маршрут.


[...]


Достоверная, точная, оперативная и самое главное – общедоступная информация о дорожной обстановке не только не улучшает пропускную способность дорог, но и самым негативным образом сказывается на ней, способствуя произвольному выбору водителями маршрутов. Со все более широким распространением сервисов, предоставляющих информацию о текущем трафике, значимость этого фактора лишь возрастает.






Но разговор по данной теме я начал не потому, что меня сильно заботят пробки, будь то на израильском шоссе Аялон или на энном транспортном кольце столицы СССР города-героя М.

Меня интересует более общая картина: математически доказанный вывод о том, что полная свобода каждого из участников коллективного процесса в условиях физического обеспечения мультивариантности поведения и полной информированности не только не повышает его эффективность, но существенно снижает её.

Иными словами, это доказывает то, что рыночная стихия в экономике принципиально неэффективна (что на практике доказывается текущим кризисом, развившимся на пике реализации либеральных идей, свобода эгоистического поведения спекулянтов привела к тому, что пострадали все участники экономического процесса, в том числе и реальный сектор), и она должна регулироваться, а часть степеней свободы рыночного поведения следует убрать через элементарный административный запрет.

Но тут мне возразят: плановая экономика СССР продемонстрировала свою несостоятельность. Но и этому есть объяснение:



«   »
Собственно говоря, решение данного парадокса уже названо — это удаление дополнительного элемента сети и возвращение к ее прежней структуре. Такое решение называется тривиальным.

Более сложная задача: анализ существующих сетей на наличие парадокса Браесса и удаление парадоксального элемента сети. Такая задача пока что не решена, поскольку не известен алгоритм, который позволял бы однозначно устанавливать указанный элемент. Или, что равносильно, устанавливать оптимальную конфигурацию сети.





Иными словами, у математиков есть шансы спасти мир: разработать надёжный алгоритм поиска вредных звеньев процесса, лишних допустимых вариантов поведения с тем, чтобы их перекрыть. Это позволит государствам эффективно вмешиваться в рыночные процессы и отсекать опасные направления деятельности, могущие привести к ситуации "все дороги забиты пробками", которая имеет место быть сейчас (кто помешает иметь в аппарате президентов, премьеров, диктаторов и министров финансов лаборатории математического моделирования экономики, оснащённые суперкомпьютерами?).

Иными словами, разумное вмешательство государства в экономику помешает отдельным не в меру шустрым индивидуям резко обогатиться (новым Соросам станет невозможно стать миллиардерами), может даже помешать действительно талантливым людям продать себя за максимальную цену, но будет служить интересам общества в целом. Это не приведёт к ликвидации капитализма как такового, ибо не отменит принципа частной собственности, но сделает его более социально приемлемым.

А вот полностью плановая экономика, как в Союзе ССР, едва ли поможет делу и вот почему:



«   »
Другое решение состоит в централизованном управлении потоками в сетях. Такое управление даже малой частью потока может дать значительный эффект. Проблема в том, что затраты на централизацию могут свести к нулю этот эффект и даже сделать сеть нерентабельной




Иными словами, на смену рыночной стихии должна прийти регулируемая (но не полностью плановая) экономика, выверенная на математических моделях, свободная от паразитных процессов, порождённых эгоизмом участников рынка.

Но для этого необходима политическая воля государственных элит (с отказом от абсолютизации либеральных мантр и догм) и крупные гранты на исследования в области создания работающих алгоритмов разрешения парадокса Браеса в общем виде.

Рейтинг блогов


(Читать комментарии) - (Добавить комментарий)


[info]vladimir000@lj
2008-11-25 08:18 (ссылка)
Да, но в задаче обратная связь как раз имеется. Если бы ее не было, то введение обязательных маршрутов э\ту связь и эмулировало бы и повышало эффективность.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]division___bell@lj
2008-11-25 08:25 (ссылка)
секунду. Это как раз и есть тот важный момент, который, возможно, и является предметом расхождения и взаимного непонимания

Обратная связь в КАКОМ контуре ? В цепи грфа( он связаный, разумеется:) или обратная связь между отдельными игроками?

Насколько я понимаю существо проблемы : координации действий между отдельными игроками( участниками движения или рынка) ПРЯМОЙ- не существует.
Существует индивидуальный выбор каждого занять позиция с минимальным индивидуальным "весовым" индексом .

Мы верно понимаем друг друга?

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]vladimir000@lj
2008-11-25 08:37 (ссылка)
Да. У нас нет обратной связи между игроками, но система в целом обратной связью обладает - человек может менять свой маршрут, узнав что пробки там-то и там-то.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]division___bell@lj
2008-11-25 08:45 (ссылка)
вот оно. Это неверно. Если найдете ошибку в моих выкладках - покажите, буду признателен( эта тема одна из самых интересных для меня)

1. Обратаная связь в приведенном Вами примере осуществляется между каждым( отдельным) игроком и КЛАСТЕРОМ( совокупности, множества) других игроков

соответственно: о своих личных индивидуальных действиях каждый игрок не может сообщить другим. Потому, что имеет дело не с каждым из а с совокупностью

2.Действия каждого из на СЛЕДУЮЩЕМ шаге не согласуются с действиями других. Это- разрыв в цепи сообщений. То, что я не поеду в пробку а поеду по другой дороге НИКАК не видно тем, кто едет за мной. Они примут такое же решения, как и я и мы сделаем новую пробку

3. Последнее и главное : МОЕ решение о выборе другого маршрута НИКАК не влияет на тех, кто УЖЕ в пробке. Система УЖЕ в закритическом режиме.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]vladimir000@lj
2008-11-25 09:15 (ссылка)
2. Действия каждого из на СЛЕДУЮЩЕМ шаге не согласуются с действиями других. Это- разрыв в цепи сообщений. То, что я не поеду в пробку а поеду по другой дороге НИКАК не видно тем, кто едет за мной. Они примут такое же решения, как и я и мы сделаем новую пробку

ВОт оно. дело в том, что решения принимаются не мгновенно и синхронно всеми участниками сразу. Если бы имела место пошаговая ролевая игра "выбери дорогу", то дело обстояло бы как у вас написано. На самом деле реакция участников инерционно, растянуто во времени (причем у кажлого свои коэффициенты) и обладает в результате поведение системы обладает вязкостью (неофициальный но распространенный термин).

Грубо говоря, сначала развернутся самые нетерпеливые водители, потом результаты этого разворота (не на уровне "Джон Смит поехал по М50, а на уровне "М50 начала заполняться, а мы немного вперед поехали") видят остальные и меняют свое поведение.

А самый важные эффект в том, что в системах без вязкости энергия колебаний (в нашем случае - пробки) уходит только через границы зоны или через уничтожение/появление объектов (Джон доехал до работы и припарковался в подземном гараже). А в системах с вязкостью возбуждение затучает.

То есть, теоретически если есть две равнозначные дороги и на одной из них пробка, в вашем случае все водители одновременно решают ехать по второй - и создают пробку там, а первая дорога освобождается. А на практике сначала уезжают одни, потом другим уже и менять ничего не надо:)

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]division___bell@lj
2008-11-25 09:20 (ссылка)
подождите, я же об этом и говорил. Иннерционность системы такова, что

-никак не гарантирует отстутвие новых пробок. Те, кто уже в пробке- от туда не выбирутся ( они уже там)

- те, кто решит ехать по другой дороге- никак не сообщают об этом решении другим участниками, и все повторяется снова

?? не вижу ошибки

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]vladimir000@lj
2008-11-25 09:25 (ссылка)
> -никак не гарантирует отстутвие новых пробок. Те, кто уже в пробке- от туда не выбирутся ( они уже там)

Почему? Выехал через перпендикулярные улицы или вообще развернулся. Если же у нас стоит на направление (например, внутренние полосы МКАД стоят в пробке) а полный паралич всего района во всех направлениях, то это уже поздно пить боржоми, конечно.

> - те, кто решит ехать по другой дороге- никак не сообщают об этом решении другим участниками, и все повторяется снова

Они не сообщают. Но учатники получают информацию о складывающейся ситуации в целом - радио, яндекс-пробки и т.п., плюс те, кто плюнул и выехал из пробки вбок, понадеявшись на альтернативные маршруты тем самым разгрузили пробку.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]division___bell@lj
2008-11-25 09:29 (ссылка)
вот где мы расходимся:

выехать из пробки практически невозможно. выезжают не по одному ( левый ряд мешает) а всем потоком

и главное: (ещё раз) те, кто поедут в обход на основании яндекса или радио сообщений- неважно- никак не согласуют действия с собой. И тем самым, никак не гарантируют того, чтов новом месте опять не возникнет затор

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]vladimir000@lj
2008-11-25 09:36 (ссылка)
> и главное: (ещё раз) те, кто поедут в обход на основании яндекса или радио сообщений- неважно- никак не согласуют действия с собой. И тем самым, никак не гарантируют того, чтов новом месте опять не возникнет затор

Посидеть бы с бумагой (и пивком:) полчасика, тогда может и получилось бы расписать все подробно:) Дело как раз в неодномоментности принятия решений и индивидуальных критериях это порождает вязкость а вязкость спасает всю ситуацию. Собственно, я как раз смежными вещами (не применительно к транспорту, правда) занимался вплоть до кандидатской, так что говорю ответственно:) Но в формате ЖЖ-поста расписать это если и получится, то таких титанических усилий потребует, на какие я морально не готов;)

Предлагаю считать моим долгом который отдам при гипотетической личной встрече.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]division___bell@lj
2008-11-25 09:44 (ссылка)
а с удовольствием, кстати! :))))

Хотя комичность ситуации та ещё : мы договариваемся о встрече через блог, хост которого висит в сша, а его владелец находится на Ближнем Востоке :)))


Steissd, извините пожалуйста, я больше буду флудить!

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]steissd@lj
2008-11-25 09:51 (ссылка)
Да флудите на здоровье, вы же по теме и без хамства. Комментарии и посещения, кстати, повышают рейтинг моего блога. И его ценность для рекламодателей.

(Ответить) (Уровень выше)


[info]vladimir000@lj
2008-11-25 09:54 (ссылка)
Проблема в том, что я в Дублине живу:))) То есть, приглашать - приглашаю, и покажу что и где есть и вообще с удовольствием, если надумаете:)

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]division___bell@lj
2008-11-25 10:00 (ссылка)
хорошо)))))))) спасибо, я запомню

давно хотел в Ирландии побывать))

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]vladimir000@lj
2008-11-25 11:29 (ссылка)
You are welcome:)

(Ответить) (Уровень выше)


[info]steissd@lj
2008-11-25 09:27 (ссылка)
А вот тут Вы не приняли во внимание то, что водители информированы: современные спутниковые системы навигации позволяют сообщить и о местоположении пробок (об этом было и в одной из цитат поста) — а у кого нет навигатора, может узнать это по платному сервису с сотового телефона или по местной радиостанции.

Так что водители могут ломануться на незакупоренную дорогу и гуртом, просто под влиянием информации со своего навигатора. И закупорят её. При этом на первой дороге пробка рассосётся из-за сокращения притока и тут же вновь возникнет, ибо следующая порция дорожных леммингов точно также дуром попрёт туда.

А вот мент, стоящий с полосатой палкой на развилке двух альтернативных дорог, принуждающий водителя ехать по одной из них (на основании информации, полученной с того же навигатора), мог бы обеспечить равномерную загрузку обеих дорог. Он лицо незаинтересованное, не стремится оказаться умнее всех и доехать по пустой дороге (не учитывая того, что не он один такой умный), так что ему эта задача под силу.

Или даже светофор с электронными мозгами, тормозящий леммингов перед неоптимальным с точки зрения ситуации в целом решением. Все хотят ломануться на пустую дорогу, а он, пропустив туда определённое число машин, как включится на красный минут на 5, пропуская туда малыми порциями и давая зелёный тем, кто согласен ехать по первой дороге, которая постепенно начинает освобождаться из-за снижения притока.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]vladimir000@lj
2008-11-25 09:38 (ссылка)
Дело в том, что водители не ломанутся одновременно и при достижении одного и того же "порога" пробки. В остальном предлагаю

http://steissd.livejournal.com/403987.html?thread=13477651#t13477651

на тех же условиях. Ну не потяну я минилекцию с примерами без листа бумаги и обратной связи на уровне "тут понятно а тут рыбу заворачиваем":(

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]steissd@lj
2008-11-25 10:44 (ссылка)
Допустим, из офисной Дристопуковки в спальную Пукодристовку можно проехать по шш. 13 и 666. На навигаторе ш. 13 обозначено красным (статическая пробка, средняя скорость движения 1 км/ч), ш. 666 — жёлтым (незначительная перегрузка трафика). Так что принятие очевидного решения займёт секунды, и оно у всех будет одинаковым, пока не покраснеет ш. 666 и не пожелтеет, а то и позелененет ш. 13. Но тем, кто уже застрял в пробке на ш. 666 ничуть не легче от того, что на другом шоссе пробка рассосалась.

Аналогично и поведение биржевых инвесторов. При появлении первых же признаков резких падений, сбрасывать начинают все вдруг, не согласовывая ничего друг с другом и без лишней вязкости. И если бы не прекращали в таких случаях торги волевым решением, то та же ММВБ/NYSE/тель-авивская биржа месяц назад превратилась бы в свалку бесплатного мусора, её цена упала бы до нуля за пару суток. Но тут пришёл кто-то, обладающий полномочиями начальника (в ТА это и вовсе компьютер) и волевым решением прервал разгул рыночной стихии. В результате падения существенно замедлились, а через некоторое время даже начались неуверенные повышения. Леммингам поставили красный светофор, не позволивший ломануться на дорогу, ведущую не к храму, а на помойку.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]vladimir000@lj
2008-11-25 11:34 (ссылка)
В статье рассматривается перегрузка городской сети улиц, с кучей объездов и прочих вариантов. Не говоря уж о решении развернуться, проехать по обратной стороне назад и потом - по пустому шоссе. КОнчено, можно описать ситуацию с отсутствием вязкости, такое возможно и бывает. Но не в городе (по крайней мере, не разбомбленном или перекрытом намертво в связи с визитом гондурасског8о президента).

Про биржу, если позволите, комментировать не буду вовсе, по ряду причин.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]steissd@lj
2008-11-25 12:05 (ссылка)
Отсутствие вязкости объясняется очень просто: всем участникам движения навигатор даёт одну и ту же подсказку объезда пробки, исходя из оптимальной для данного водителя стратегии (без учёта интересов и действий остальных участников движения, которые также хотят перетянуть одеяло на себя, и делают это тем же способом — ведь алгоритм поиска оптимального пути с учётом наличия там и сям пробок один и тот же). И пока не сформируется новая пробка, что изменит входные данные, а следовательно, и результат вычислений по алгоритму, сотни навигаторов будут гнать сотни машин по одному и тому же маршруту одновременно.

(Ответить) (Уровень выше)


(Читать комментарии) -