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.

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?

Вероятно, лучше рисковать, но другим способом, который изобрел немецкий физик Дирк Хелбинг. Хелбинга занимает все, что движется: его работы касаются пешеходов, автомобилей, толп и систем снабжения. А что касается дорожного движения, он разработал, возможно, первый реалистичный способ решения проблемы дорожных заторов. Он основывается на исследованиях, проведенных Хелбингом несколько лет назад совестно с Бернардо Губерманом, ученым из компании Hewlett-Packard. Хелбинг и Губерман определили состояние идеального дорожного движений термином "сплошной поток". В сплошном потоке автомобили движутся как один (так сказать, "цельным блоком"), и хотя каждый водитель движется медленнее, чему ему хотелось бы, общее движение осуществляется с оптимальной скоростью, т.е. каждую минуту некий пункт проезжает максимально возможное количество автомобилей.

Интересная особенность сплошного потока — он не может возникнуть, если на дороге слишком мало автомашин. При малом числе автомобилей ни перестроения на другие полосы, ни резкие ускорения, ни внезапные торможения не нарушают плавность потока транспорта. Отдельные машины могут двигаться быстрее, но все машины в целом движутся медленнее, чем могли бы. Чтобы достичь сплошного потока, нужно найти способ не дать водителям постоянно замедлять и ускорять движение, а также способ выровнять поток автомашин, въезжающих на автостраду. Как выяснилось, важно не только число машин, въезжающих на скоростную дорогу, но и то, в каком месте они присоединяются к основному потоку.

Не так давно Хелбинг и его коллега Мартин Трайбер продемонстрировали, что две инновационные идеи могут повлиять на дорожное движение. Первая называется "система помощи водителю" и представляет собой миниатюрный радар и датчики. Установленная в автомобиле, система позволяет держать равномерную дистанцию и предупреждает водителей о возможных помехах в пути, а также об опасностях сзади, не видимых в так называемых "слепых зонах". "Системы помощи водителю", согласно этой идее, выравнивают движение и устраняют необходимость время от времени резко жать на тормоза. Автопроизводители уже работают над внедрением этой технологии. При этом не все вынуждены будут пользоваться этими системами. Согласно Хелбингу и Трайберу, даже если десять или двадцать автомобилей на дороге будут снабжены датчиками, это позволит устранить движение с частыми остановками.