Svakodnevna frustracija čekanja na semaforima, dok se svjetla izmjenjuju u naizgled beskonačnom ciklusu, poznata je gotovo svakom vozaču. No, ovo vrijeme provedeno u mirovanju nije samo test strpljenja; ono predstavlja i značajan ekološki problem. Rad motora u praznom hodu, dok vozilo stoji, odgovoran je za iznenađujuće velik udio emisija ugljikovog dioksida. Procjenjuje se da bi samo u SAD-u do 15% ukupnih emisija CO2 iz kopnenog prometa moglo potjecati upravo iz tih neproduktivnih trenutaka na raskrižjima. Srećom, nova tehnološka rješenja nude obećavajuću viziju budućnosti u kojoj gradski promet postaje znatno čišći i učinkovitiji.

Revolucionarno istraživanje pod vodstvom znanstvenika s uglednog Massachusetts Institute of Technology (MIT) baca novo svjetlo na potencijal takozvanih "eko-vožnja" mjera. Ove mjere, koje uključuju dinamičko prilagođavanje brzine vozila kako bi se izbjeglo nepotrebno zaustavljanje i naglo ubrzavanje, mogle bi drastično smanjiti štetne emisije. Studija, jedna od najopsežnijih do sada, pokazuje da bi se primjenom ovih strategija emisije CO2 na gradskim raskrižjima mogle smanjiti za impresivnih 11 do 22 posto.

Što je zapravo eko-vožnja i zašto je ključna za budućnost gradova?

Eko-vožnja je krovni pojam koji obuhvaća niz tehnika i tehnologija usmjerenih na smanjenje potrošnje energije i štetnih emisija vozila. U svojoj osnovi, to je pametniji način vožnje koji optimizira kretanje vozila u skladu s prometnim uvjetima. Umjesto reaktivnog stila vožnje koji se oslanja na nagla kočenja i ubrzanja, eko-vožnja potiče fluidnost i predviđanje. U bliskoj budućnosti, to bi moglo značiti korištenje pametnih telefona ili zaslona u automobilima koji vozačima daju preporuke o idealnoj brzini. Gledajući dugoročno, vizija uključuje inteligentne sustave koji izravno upravljaju brzinom poluautonomnih i potpuno autonomnih vozila, koristeći naprednu komunikaciju između vozila i prometne infrastrukture (V2I).

Značaj ove tehnologije nadilazi puko smanjenje emisija CO2. Manje zaustavljanja i kretanja znači i manju potrošnju goriva, što donosi izravne financijske uštede za vozače. Također, smanjuje se i emisija drugih opasnih zagađivača poput dušikovih oksida (NOx) i lebdećih čestica (PM), koji imaju izravan negativan utjecaj na kvalitetu zraka u urbanim sredinama i javno zdravlje, uzrokujući respiratorne i druge bolesti. Manje buke i habanja kočnica i guma dodatne su prednosti koje doprinose ugodnijem i održivijem gradskom okruženju.

Moć umjetne inteligencije u službi zelenijeg prometa

Kako bi kvantificirali stvarne učinke eko-vožnje na razini cijelog grada, tim s MIT-a proveo je opsežnu četverogodišnju studiju modeliranja. U srži njihove analize nalazi se moćna metoda umjetne inteligencije poznata kao duboko poticajno učenje (deep reinforcement learning). Ovaj pristup omogućio je istraživačima da stvore i analiziraju milijune prometnih scenarija u digitalnim replikama više od 6.000 semaforiziranih raskrižja u tri velika američka grada: Atlanti, San Franciscu i Los Angelesu.

Proces je bio iznimno detaljan. Prvo su identificirali čak 33 ključna faktora koji utječu na emisije vozila. Ti faktori uključuju sve, od temperature zraka i nagiba ceste, preko tipologije raskrižja i starosti vozila, do gustoće prometa, ponašanja vozača i geometrije ceste. Koristeći podatke iz otvorenih izvora poput OpenStreetMap i geoloških snimki, stvorili su izuzetno vjerne simulacije.

Sustav dubokog poticajnog učenja funkcionira na principu pokušaja i pogreške unutar ovih simulacija. AI "agent", koji predstavlja vozilo, biva nagrađen za ponašanja koja smanjuju potrošnju energije (poput glatkog prolaska kroz raskrižje) i "kažnjen" za ona neefikasna (poput naglog kočenja). Ponavljanjem ovog procesa milijune puta, AI uči optimalne strategije prilagodbe brzine za svaki mogući scenarij, postižući maksimalnu moguću uštedu energije za cjelokupni prometni sustav, čak i za vozila koja ne sudjeluju aktivno u programu.

Iznenađujući rezultati: Mali udio donosi veliku promjenu

Analiza rezultata donijela je nekoliko ključnih i vrlo ohrabrujućih spoznaja. Potpuna primjena eko-vožnje, gdje sva vozila koriste optimizirane brzine, mogla bi smanjiti emisije na raskrižjima za 11% do 22%, ovisno o specifičnoj urbanoj strukturi. Primjerice, Atlanta, s dužim dionicama između raskrižja i višim ograničenjima brzine, mogla bi ostvariti veće koristi, dok gušći grad poput San Francisca ima manje prostora za optimizaciju, što rezultira nešto manjim, ali i dalje značajnim uštedama.

Možda i najvažniji zaključak studije jest da nije potrebna stopostotna primjena da bi se postigli značajni rezultati. Istraživači su otkrili da bi se, čak i ako samo 10% vozila na cesti aktivno koristi eko-vožnju, ostvarilo između 25% i 50% ukupnog potencijalnog smanjenja emisija. Ovaj fenomen, poznat kao "dinamika praćenja vozila", događa se jer vozila koja ne sudjeluju u sustavu prirodno prate ritam optimiziranih vozila ispred sebe, prilagođavajući svoju brzinu i time također smanjujući broj zaustavljanja i vlastite emisije. To stvara pozitivan valoviti efekt kroz cijeli prometni tok.

Dodatno, studija je pokazala da se 70% ukupnih koristi može postići optimizacijom prometa na samo 20% najkritičnijih raskrižja. Ova spoznaja je od iznimne važnosti za gradske planere jer sugerira da se eko-vožnja može uvoditi postupno i ciljano, s fokusom na ključne točke, a da se pritom i dalje postižu mjerljivi pozitivni učinci na smanjenje zagađenja i borbu protiv klimatskih promjena.

Sigurnost, implementacija i sinergija s električnim vozilima

Jedno od ključnih pitanja svake nove prometne tehnologije jest sigurnost. Analiza tima s MIT-a, koristeći standardizirane metrike poput "vremena do sudara", sugerira da je eko-vožnja jednako sigurna kao i prosječna ljudska vožnja. Ipak, autori upozoravaju da bi promjena uobičajenog ritma "stani-kreni" prometa mogla izazvati neočekivane reakcije kod nekih vozača te su potrebna daljnja istraživanja kako bi se u potpunosti razumjeli svi sigurnosni aspekti.

Put prema širokoj primjeni ove tehnologije je jasan i relativno jednostavan. Cathy Wu, jedna od autorica studije, ističe da se radi o "gotovo besplatnoj intervenciji". Većina nas već posjeduje pametne telefone koji se mogu koristiti za prve aplikacije s preporukama o brzini. Paralelno, automobilska industrija ubrzano usvaja napredne značajke automatizacije koje su tehnička podloga za buduće, potpuno integrirane sustave. "Da bi se nešto brzo primijenilo u praksi, mora biti relativno jednostavno za implementaciju i spremno za upotrebu. Eko-vožnja se savršeno uklapa u taj opis," navodi Wu.

Posebno je zanimljiva sinergija eko-vožnje i rastućeg broja električnih i hibridnih vozila. Iako električna vozila nemaju izravne emisije iz ispušne cijevi, smanjenje ciklusa zaustavljanja i kretanja značajno poboljšava njihovu energetsku učinkovitost i produžuje doseg baterije. Studija je pokazala da bi u San Franciscu, gdje 20% usvajanja eko-vožnje donosi 7% smanjenja emisija, kombinacija s predviđenim porastom broja električnih vozila podigla tu brojku na čak 17%.