Il car sharing con veicoli autonomi potrebbe migliorare le città in molti modi. Singapore sta assumendo un ruolo pionieristico, lavorare con i ricercatori dell'ETH per esplorare il potenziale di soluzioni personalizzate, trasporto pubblico elettrificato e automatizzato.

Il futuro della mobilità si misura in traguardi:questo febbraio, La controllata di Google Waymo ha annunciato che la sua flotta di auto a guida autonoma ha percorso oltre 8 milioni di chilometri su strade pubbliche. Ciò è avvenuto poco dopo l'annuncio di Uber di aver completato 3 milioni di chilometri di guida autonoma. Se l'industria ha la sua strada, quindi presto condivideremo tutte le nostre strade con veicoli controllati da algoritmi invece che da conducenti. Ma è uno scenario realistico? O semplicemente una visione rosea di un futuro guidato dalla tecnologia?

Abbiamo chiesto a uno dei massimi esperti in questo campo, Il ricercatore italiano Emilio Frazzoli, Professore di Dynamic Systems and Control all'ETH di Zurigo da ottobre 2016. "Dipende tutto dal livello di mobilità autonoma che hai in mente, "Risponde. "Direi che ci vorranno almeno altri 15 anni prima di poter acquistare un'auto a guida autonoma da un concessionario. Ma se intendi un tipo limitato di car sharing, allora sta già accadendo." Infatti, quest'ultimo concetto è al centro della ricerca stessa di Frazzoli. A metà del 2018, la società di ride sharing Lyft ha lanciato un servizio sulla Strip di Las Vegas che consente a chiunque di prenotare una delle 30 BMW attraverso la sua app. Le auto senza conducente sono controllate da algoritmi sviluppati dalla società di tecnologia dei veicoli Aptiv, che ha acquisito NuTonomy – la start-up fondata da Frazzoli – nell'ottobre 2017.

Ripensare la mobilità urbana

Prima di entrare a far parte dell'ETH, Frazzoli ha trascorso dieci anni come professore al prestigioso MIT di Boston. I sistemi autonomi – inizialmente aerei e droni – sono stati al centro del suo lavoro fin dall'inizio. "Il lato tecnico era generalmente piuttosto interessante, ma in realtà non stava facendo molto per aiutare a risolvere le sfide che la società sta affrontando." Nel 2009, si trovò a porsi una domanda fondamentale:"Allora, l'argomento principale per condurre ricerche sulle auto a guida autonoma era l'idea che avrebbero reso il traffico stradale più sicuro." Pur riconoscendo la verità di tale affermazione, almeno a lungo termine, Frazzoli si rese conto che potenzialmente esisteva un beneficio a medio termine da trarre dal ripensamento completo del tema della mobilità individuale per i cittadini.

"L'obiettivo del mio gruppo di ricerca è una forma di mobilità che coniughi la comodità di un'auto privata con la sostenibilità del trasporto pubblico". In altre parole, una specie di Uber, ma senza conducente e quindi molto più economico e disponibile. Inoltre, grazie all'elettrificazione e al miglior utilizzo della capacità, una soluzione che offre consumi energetici ed emissioni di CO2 notevolmente inferiori. Proprio adesso, le persone usano auto private, in media, solo il 5 percento delle volte, il che significa che le auto trascorrono il restante 95% del tempo ferme nei parcheggi, nei garage o per strada. Questo non ha senso in termini di sostenibilità, sviluppo urbano o efficienza delle risorse.

La start up Frazzoli, NuTonomy, che sviluppa software di controllo per veicoli autonomi, ha iniziato a elaborare piani per testare le auto a guida autonoma a Singapore nel 2014. Più o meno nello stesso periodo, il professore ha pubblicato un articolo in cui ha indagato come sostituire tutti i veicoli privati ​​nella città-stato di 719 chilometri quadrati con quelli condivisi, i veicoli a guida autonoma inciderebbero sui volumi di traffico. I suoi risultati hanno mostrato che le esigenze di mobilità dell'intera popolazione di Singapore potrebbero essere soddisfatte con circa il 40% dei veicoli (350, 000 invece di 800, 000).

Un anno dopo, Il primo ministro Lee Hsien Loong ha svelato la sua visione di un "futuro automobilistico" basato su veicoli autonomi, l'espansione del trasporto pubblico e la promozione del traffico lento come l'andare a piedi e in bicicletta. Con 5,5 milioni di abitanti e una densità abitativa di 7, 697 persone per chilometro quadrato – rispetto al dato della Svizzera di 203 – Singapore dipende più da un trasporto efficiente di qualsiasi altra grande area metropolitana.

Ecco perché Singapore ha passato anni a cercare di reprimere la domanda di auto private imponendo tasse elevate e addebitando fino a 70, 000 dollari per i certificati di abilitazione necessari per possedere un veicolo. Più di 10 aziende stanno attualmente testando i loro sistemi in una struttura di prova di due ettari presso la Nanyang Technological University, nella parte occidentale dell'isola di Singapore. E sono già in atto piani per far funzionare i primi autobus a guida autonoma al di fuori delle ore di punta in tre delle periferie della città a partire dal 2022.

Simulazione della trasformazione

Pieter Fourie lavora in un ufficio illuminato dal sole al sesto piano della CREATE Tower, un edificio racchiuso nel fogliame verticale presso la National University of Singapore (NUS). Qui, conduce ricerche sulle città del futuro per conto del Future Cities Laboratory dell'ETH di Zurigo. Fourie è a capo del progetto Engaging Mobility, che ha riunito autorità governative e università in un seminario preliminare nel luglio 2017. L'obiettivo era definire le condizioni di base necessarie per attuare in tutta la città, mobilità su richiesta utilizzando auto e autobus autonomi.

I ricercatori hanno utilizzato i risultati del workshop per formulare domande di ricerca chiave come:cosa facciamo con l'attuale offerta di parcheggi se la maggior parte dei veicoli è costantemente in strada? Abbiamo bisogno di ridefinire il layout delle nostre strade? E quale effetto sarà automatizzato, i trasporti elettrificati hanno sui mezzi pubblici esistenti, fabbisogno energetico e sicurezza?

Fourie esplora questi e altri problemi simili utilizzando la piattaforma di simulazione MATSim sviluppata da un gruppo guidato dal professor Kay Axhausen presso l'Istituto per la pianificazione e i sistemi dei trasporti dell'ETH di Zurigo. MATSim è basato su agenti, il che significa che la simulazione è guidata dal comportamento dei singoli agenti piuttosto che da regole generali. "Sulla base dei dati demografici più recenti di Singapore, stiamo modellando una popolazione sintetica che sia il più vicino possibile a quella reale, "Dice Fourie.

All'interno di questa popolazione, ogni singolo agente mostra un certo comportamento di mobilità e ha una destinazione specifica basata su dati di traffico reali. Fourie è ora nella fase di armeggiare con le condizioni sottostanti, compreso il numero di veicoli impiegati, la loro dimensione, i tempi di attesa massimi consentiti per i passeggeri, la disponibilità di parcheggi e una varietà di flussi di traffico differenti. Quindi lascia che la popolazione sintetica si sposti nella simulazione per 24 ore. Il sistema valuta automaticamente l'efficienza con cui i singoli agenti sono stati in grado di raggiungere le loro destinazioni in ogni scenario.

Proprio adesso, Il team di Fourie sta programmando questo tipo di simulazioni per l'area del lungomare di Tanjong Pagar, un distretto di circa 2 chilometri quadrati nella parte occidentale di Singapore. Questo sito è attualmente in fase di conversione da terminal container a area residenziale e commerciale. Fourie ha già simulato più di 200, 000 viaggi che coinvolgono 60, 000 agenti individuali. Ciò includeva il calcolo di quanto grande avrebbe dovuto essere la flotta di veicoli autonomi e quanti chilometri i veicoli avrebbero dovuto percorrere per raggiungere un livello di servizio equivalente in tre diverse tipologie di strada.

I ricercatori hanno anche simulato quattro diverse strategie di parcheggio per una flotta di 4, Veicoli da 10 e 20 posti. I risultati preliminari suggeriscono che il sistema di trasporto è al massimo dell'efficienza se i veicoli condivisi possono parcheggiare in strada quando smettono di ricevere richieste di ritiro. Ciò vale anche se significa ridurre temporaneamente la capacità della carreggiata di una corsia. I risultati dei ricercatori suggeriscono anche che avendo meno, ma corrispondentemente più grande, le stazioni di carico e scarico hanno un impatto favorevole sul flusso del traffico riducendo le deviazioni che le auto devono prendere per raccogliere i passeggeri. Le stazioni devono anche essere sufficientemente grandi per ospitare veicoli di diverse dimensioni. Fourie spera di avere questo tipo di simulazioni attive e funzionanti per l'intera isola già il prossimo anno.

Dilemmi decisionali

Nonostante questi rapidi sviluppi a Singapore e i nuovi servizi online a Las Vegas, Emilio Frazzoli vede ancora tante sfide davanti, soprattutto quando si tratta di affrontare ambienti caotici. "Ancora non sappiamo esattamente come dovrebbero comportarsi i veicoli autonomi nel traffico, " lui dice, spiegando che ciò comporta dozzine di dilemmi decisionali che sono parte integrante delle situazioni di traffico quotidiane. Per esempio, un'auto a guida autonoma dovrebbe attraversare una doppia linea per evitare una potenziale collisione? E se un innocente utente della strada viene ferito a seguito di una manovra progettata per salvare un automobilista colpevole da un incidente mortale? Questi sono i tipi di decisioni che devono essere definite durante la programmazione degli algoritmi di controllo. Un focus chiave dell'attuale ricerca di Frazzoli sono quindi i "libretti di regole" che dovrebbero essere usati per dare priorità a questi vari criteri decisionali negli algoritmi di controllo. In cima alla gerarchia ci sono le regole progettate per garantire la sicurezza degli utenti della strada. In fondo ci sono regole progettate per migliorare il comfort dei passeggeri.

In un recente articolo, Frazzoli e il suo team hanno stimato che sarebbero necessarie 200 regole in 12 gruppi gerarchici per preparare i veicoli per ogni possibile scenario, comprese regole a bassa priorità come non spaventare gli animali ai margini della strada. Frazzoli sente che è giunto il momento per un dibattito pubblico più ampio sulla guida autonoma:"La codificazione delle norme di sicurezza e responsabilità non è qualcosa che dovremmo semplicemente lasciare nelle mani di ingegneri che lavorano per aziende private". In definitiva, lui discute, è nell'interesse di tutti incorporare il nostro nuovo, conducenti virtuali nel traffico urbano nel modo più fluido possibile, proprio come facciamo con i nuovi conducenti umani, ma con i maggiori livelli di sicurezza, prevedibilità ed efficienza offerti dai veicoli autonomi.