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雁行有序,蜂擁而出,魚貫而入,觀看起來非常有趣。它們陣形整齊,或急速俯沖,或扶搖直上,分散隊(duì)伍以避免障礙,在另一邊又迅速合攏。它們的動作極其精準(zhǔn),全都嚴(yán)格地跟隨領(lǐng)隊(duì),行動起來協(xié)調(diào)一致,彼此貼近,迅疾但不相撞。
除了沒有明確的頭領(lǐng),就像鳥群、魚群以及狂怒驚恐的牛群等動物成群移動的行為,每一只動物都能遵從非常簡單的行為法則。即每一只動物避免在前行道路上與其他動物或外物互撞,彼此之間又盡量靠近——當(dāng)然,不能接觸,而是保持與同伴以同樣的方向快速移動。成群結(jié)隊(duì)的動物之間的通訊只限于感覺到的信息:視覺、聽覺、壓力波動(如魚類的側(cè)線感應(yīng)器)和嗅覺(如螞蟻)。
人工系統(tǒng)可以用來溝通更多信息。設(shè)想,有一群汽車在高速公路上行駛,使用無線通訊網(wǎng)絡(luò)互相溝通。實(shí)際上這些車子也能像蜜蜂一樣蜂擁前進(jìn)。生物的自然成群行為是一種反射行為:成員之間對彼此的行為做出反應(yīng)。然而,人為的組群可以預(yù)測方向,像一群汽車,因?yàn)檐囎又g能夠溝通預(yù)定計(jì)劃,甚至在發(fā)生事情之前,其他車就能預(yù)先做出反應(yīng)。
想象一群汽車,每一輛車都完全自動駕駛,與附近的車輛彼此都能隨時(shí)互通信息。這群車在公路上高速安全地行駛,它們之間也無須保持很遠(yuǎn)的距離——1米左右就夠了。如果前方車輛打算慢下來或需要?jiǎng)x車,只需事前通知其他的車子,然后在毫秒之間,所有的車子都會同時(shí)慢下來或剎車。反之,由人駕駛的汽車,車子之間必須保持相當(dāng)遠(yuǎn)的安全距離,以便駕駛者有足夠的時(shí)間反應(yīng)和處置,而對于自動化的車群,只需要幾毫秒的時(shí)間就能做出反應(yīng)。如果汽車能成群行駛,我們就不再需要規(guī)劃交通車道。畢竟,設(shè)置這些交通設(shè)施的目的是避免撞車,而成群的車輛不會相撞,所以無須車道。不僅如此,我們也不需要其他交通標(biāo)志和交通信號。在交叉路口,車群只需要遵循交通法規(guī),不與交會的車子相撞即可。每輛車子會自行調(diào)整其速度和位置,或快或慢,交匯的車流將巧妙地交錯(cuò)行駛而不會相撞。
那么行人呢?理論上,避免車子互撞的規(guī)則也能用在這里。行人只要直接穿過街道,蜂擁成群的車輛會自動減速、轉(zhuǎn)彎,始終留下足夠的空間以避免撞上行人。這聽起來是個(gè)相當(dāng)可怕的體驗(yàn),需要行人有毫無保留的信任,但理論上可以做到。
如果有一輛車子要離開車流,或是與群里其他車子的目的地不同,那該怎么辦?司機(jī)應(yīng)該告訴車子他的意愿,然后他的車子必須與其他車輛溝通。或者司機(jī)用轉(zhuǎn)向燈向車子表示他希望變道,然后汽車將通知附近所有車輛。要切換到右側(cè)車道時(shí),前方已經(jīng)在右側(cè)車道行駛的汽車只需要稍微加速,而后面的車子需要稍微減速,就能夠騰出足夠的空間讓汽車安全變道。輕踩剎車就能示意車子要慢下來,或停下來,而且附近的車子也會讓開道路。甚至不同群的汽車之間也能互相溝通,交換信息。故而往一個(gè)方向的車群可以給反向車群分享信息,告訴它們將面臨的路況等有用信息。另一方面,如果某個(gè)路段的車流密集到一定程度,車群里的前方車輛會把相關(guān)的信息傳達(dá)給后面的車子,告知它們有關(guān)車禍、塞車或其他相關(guān)的交通狀況。
上述車群概念仍然還在試驗(yàn)階段。將群體行為的模式應(yīng)用于真實(shí)的汽車,仍然有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)之一,在并非所有車輛都裝上用于合群的無線通訊設(shè)備之前,這種模式還能不能適用。另一個(gè)挑戰(zhàn)是如何辨識路上各式各樣的車輛,有些裝備了最新的全自動控制和無線通訊設(shè)備,有些則設(shè)備老舊,有些則根本沒有裝備這些設(shè)備。車子是否有能力在一群車輛里辨認(rèn)出哪些車的能力有限,然后所有的車子都配合這些車子的行為?現(xiàn)在還沒有人能回答這些問題。
此外還有更多的問題。設(shè)想有個(gè)危害社會的司機(jī)駕車沖進(jìn)塞滿道路的車流,如果這輛車想以極快的速度行駛,只需加速穿越車流,相信其他的車子會自動讓路。對于一輛害群之馬,這么做還可行,可如果其他車輛同時(shí)也效仿這種危險(xiǎn)行為,便會造成災(zāi)難。
再說,并非所有的車子都具備相同的能力。當(dāng)有些車子還被人為控制時(shí),我們得考慮司機(jī)實(shí)際的駕駛行為,因?yàn)檫@跟每個(gè)司機(jī)的駕駛技術(shù)、注意力、頭腦是否清楚、是否分心等整體狀況相關(guān)。重型卡車比轎車反應(yīng)慢,需要較長的制動距離。不同的轎車在剎車、加速和轉(zhuǎn)彎性能方面的差別也很大。
雖然車群的觀念有這么多缺點(diǎn),但也有很多好處。因?yàn)槌扇旱能囕v之間貼得很近,車距短,在一條高速公路上就可以容納更多的車輛,可以大大減緩交通壓力。再說,一般而言,公路上車輛越多,車速則會因此而降低,成群的車輛要達(dá)到非常高的密度時(shí),才會有這個(gè)問題。另外,在一起靠近行駛的車輛,空氣阻力比較?。ㄟ@也是自行車比賽時(shí)運(yùn)動員擠在一起的原因:“尾隨”行為可以減少風(fēng)阻)。盡管有這些優(yōu)點(diǎn),車群的實(shí)現(xiàn)仍有待時(shí)日。
如果是列隊(duì)的車輛,情況又不一樣。一列車輛是一群車輛的簡化,以單一方向運(yùn)作,后面的車只需要跟隨前車,準(zhǔn)確追隨其車速。如果一列車輛排成整齊的一字隊(duì)形行駛,只有最前面一輛車需要駕駛者,其他的就緊接在后。之前提到一些車群的好處也可應(yīng)用于此:增加交通流量,減少風(fēng)阻。這個(gè)概念已經(jīng)部分在公路上實(shí)驗(yàn)過,證實(shí)在特定的公路上會大大增加交通流量。就像車群概念的缺點(diǎn)一樣,車隊(duì)方式也面臨挑戰(zhàn)。如果有車輛進(jìn)出車隊(duì),而且車隊(duì)里包含不同類別的車輛時(shí),或者部分車輛安裝了自動無線通訊系統(tǒng)而部分車輛沒有配備。當(dāng)然,無論車群還是車隊(duì),如果駕駛者只想自私地利用其為自己讓路,或僅僅想制造車禍,就會適得其愿。
車群和車隊(duì)的構(gòu)想,只是現(xiàn)代汽車實(shí)現(xiàn)交通自動化構(gòu)想的一小部分例子。事實(shí)上,車隊(duì)的構(gòu)想在車輛已備有某種類型的主動式巡航系統(tǒng)的情況下,很容易就可以做到。畢竟,如果定速巡航系統(tǒng)能夠適當(dāng)降低速度,讓另外一輛車插入前方,然后此車就可以自動調(diào)整車速追隨前車,直到它的車速低于巡航系統(tǒng)的設(shè)定。當(dāng)碰到嚴(yán)重的交通擁擠時(shí),車與車之間的距離會貼近,車速增加,車間距會增大。對于完全自動的系統(tǒng),車距可以縮小,當(dāng)車速增加時(shí),車間距也無須增加更多。只要系統(tǒng)中沒有人為控制,交通車流就會很順暢、很有效,當(dāng)然這要靠系統(tǒng)作用良好,沒有意外事件發(fā)生。
車隊(duì)模式的有效運(yùn)作,必須依賴完全自動化的剎車、方向盤和速度控制系統(tǒng)。而且,系統(tǒng)還需要具有高度的可靠性——就如所說的理想的可靠性,絕對沒有問題。與車群模式的構(gòu)想一樣,車隊(duì)模式的構(gòu)想仍然難以在今日的交通狀況下實(shí)施,因?yàn)橛泻芏嘬囎由形捶辖M成車隊(duì)的必要條件。我們?nèi)绾螌⒆詣踊头亲詣踊钠嚪珠_?駕駛者如何進(jìn)入或離開一個(gè)車隊(duì)?萬一發(fā)生什么意外時(shí)該怎么辦?
車群的構(gòu)想在實(shí)驗(yàn)室中運(yùn)作良好,可是難以想象它能用于公路上。車隊(duì)的發(fā)生。
車隊(duì)模式的有效運(yùn)作,必須依賴完全自動化的剎車、方向盤和速度控制系統(tǒng)。而且,系統(tǒng)還需要具有高度的可靠性——就如所說的理想的可靠性,絕對沒有問題。與車群模式的構(gòu)想一樣,車隊(duì)模式的構(gòu)想仍然難以在今日的交通狀況下實(shí)施,因?yàn)橛泻芏嘬囎由形捶辖M成車隊(duì)的必要條件。我們?nèi)绾螌⒆詣踊头亲詣踊钠嚪珠_?駕駛者如何進(jìn)入或離開一個(gè)車隊(duì)?萬一發(fā)生什么意外時(shí)該怎么辦?
車群的構(gòu)想在實(shí)驗(yàn)室中運(yùn)作良好,可是難以想象它能用于公路上。車隊(duì)的構(gòu)想則可行性比較高。我可以想象公路上劃出特定的專供車隊(duì)使用的車道。在進(jìn)入專用車道之前,車輛要先經(jīng)過檢查,確定無線通訊系統(tǒng)和其他的控制系統(tǒng)都正常運(yùn)作。車隊(duì)模式可以增加交通流量、減少塞車,同時(shí)節(jié)省燃料。聽起來這是個(gè)不錯(cuò)的想法。當(dāng)然啦,如何讓車輛安全進(jìn)入和離開車隊(duì),如何確保車輛配備了必要的設(shè)備,這些實(shí)施起來會相當(dāng)復(fù)雜
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