… ili koliko su inženjeri prometa (bes)potrebni u IR 4.0?

Nakon tri tehnološke revolucije: parni stroj (18. stoljeće), električna energija i pokretna traka (kraj 19. stoljeća), računala i automatizacija (druga polovina 20. stoljeća), nas je zapalo živjeti u četvrtoj, nazvanoj IR 4.0; uvođenje pametnih tehnologija i umjetne inteligencije , a neki idu čak idu i dalje te govore o dobu povezivanja fizičkih, digitalnih i bioloških tehnologija.

Promet je kao (ozbiljna) znanost postao priznat tek u 20. stoljeću kada su brza urbanizacija i pripadajući razvoj infrastrukture, poglavito cestovne, tražili sve više i više prostora, a nije bilo (očekivanih) rezultata. Niti tada, niti danas nije lako biti inženjer prometa, nimalo. Svi inženjeri, bilo koje struke, cijelu karijeru doživljavaju propitivanja, sumnje, odbacivanja, negiranja, ali posebice mi. Nije to (ponekad ni) loše; očvrsnemo, pregrizemo, još se više potrudimo i naučimo nešto novo kako bi drugi puta znali kvalitetnije i brže odgovoriti povjerenoj nam zadaći.

Treba priznati i reći da se inženjere prometa sve više uvažava. Koliko je za to zaslužna prometna struka, a koliko činjenica da druge struke miču od sebe ikakvu odgovornost u današnjem bremenitom prometnom okruženju – stvar za diskusiju.

Tema je nastala na tragu dva svježa dijametralna iskustva. Jedno uz potpuno prihvaćanje i suradnju, a drugo uz potpuno (namjerno) zanemarivanje. Tema je ovo drugo, a moje negativno iskustvo vezano je uz činjenicu da je isključivi prometni problem (opet) povjeren stručnjaku izvan prometne struke, koji čak i nije nešto verziran (iskusan) u prometu. Istina, sve upućuje da će ICT (Information and Communication Technologies) biti glavna poluga rješenja, ali to zaista teško može pokazati i dokazati te provesti vrstan računalni stručnjak s (ni)malo znanja, vještina i sposobnosti iz područja prometnih znanosti.
Kao i uvijek, nisam toliko osobno pogođen koliko nesretan zbog činjenice da se sve svodi na HW/SW rješenje i da će na kraju svi biti nezadovoljni jer izvorni prometni problem neće biti riješen, čime se i računalna postignuća itekako dezavuiraju.

Nekada (djelomično i danas) se infrastruktura nametala kao isključivi odgovor na sve prometne probleme, a danas se (pre)često promoviraju računalna znanja i tehnologije. Kao primjer infrastrukturnog (prostornog) pristupa uvijek se sjetim raskrižja Smičiklasova – Krležina u Karlovcu. Lijepo, zanimljivo, oku ugodno i prometno potpuno nefunkcionalno raskrižje.

Zašto nekima smetamo, a za neke smo čak i nedostojni uključivanja u ikakav projekt (problem), od kuda takav (povremeni, kontinuirani) negativan stav, ilustrirat ću simplificiranim klasičnim modelom tehnologije prometa na primjeru javnog prijevoza autobusima:

• predmet prijevoza – ljudi;
• prijevozna sredstva – autobusi;
• infrastruktura – ceste;
• sučelja – kolodvori, stajališta, …;
• sustav (obavljanje prijevoza) – javni prijevoznik;
• sustav (upravljanje prometom) – prometni tok.

Ljudima se primarno bavi sociologija, u autobusima je najviše strojarske znanosti, o cestama brinu građevinari, a za sučelja (kolodvore, garaže, stajališta i dr.) su (najviše) uključeni arhitekti. Promet se kao sustav gleda s dva motrišta. Za obavljanje prijevoza brine se javni prijevoznik, a to je poslovanje – ekonomska kategorija.

Upravljanje prometom je nadgradnja, sustav iznad ostalih sustava, sustav koji je pozicioniran „iznad svega“. Tko je pozvan brinuti o tome? Jasan odgovor je inženjer prometa jer je u Hrvatskoj tako propisano; znanstveno polje 2.12. Tehnologija prometa i transport u području 2. Tehničke znanosti.
Mnogi se (ne)opravdano protive toj našoj poziciji. Vjerujte, nimalo laskava uloga jer u najvećem broju slučajeva nismo bili ključni čimbenik u izboru tehnološke i prostorne komponente, a od nas se na kraju očekuje uspostavljanje i održavanje održivog prometnog rješenja (procesa).

Upravljanje prometom počiva na teoriji prometnog toka, koja pak ponajviše koristi matematiku. Fundamente teorije prometnog toka, za mene, najbolje opisuje knjiga Frank A. Haight, Mathematical Theories of Traffic Flow. Knjiga iz 1960-tih, ali upućuje na elementarna načela odnosa prometnih entiteta u vremenu i prostoru, a ti odnosi su do danas nepromijenjeni. Uvođenje autonomnih vozila još nije niti na kraju početka, da parafraziram Winstona Churchilla. Svatko imalo zainteresiran za područje prometnog inženjerstva trebao bi imati ovu ili sličnu knjigu
Meni također vrlo draga je ova besplatna američka knjiga u pdf formatu, isto starija (2001. godina), s pretenzijom cjelokupnog sagledavanja klasične teorije prometnog toka pa svatko (imalo) zainteresiran može naći odgovor ili polazište svojeg interesa (istraživanja).

Ako se vratimo na primjer autobusnog prijevoza, zadaća inženjera prometa je povezati putnika s autobusima na nekoj prometnoj površini (stajalište, kolodvor, …) u nekom vremenskom prozoru (dan, sat, …), a nakon toga autobus kvalitetno (brzo) i sigurno provesti prometnom mrežom (cesta, raskrižja, …).

Budući je danas sve povezano s računarstvom i (ne)izravno povezanim tehnologijama, sve češće slušamo brojne stvarne i wannabe stručnjake iz tog područja kako suvereno (izabrao sam pristojnu riječ) govore o prometnim rješenjima i imaju odgovore (baš) na sve. Njihovo pravo i neka nas obasipaju novim postignućima, ali negdje se mora znati granica. Kada se ta granice prijeđe, dolazi do (pre)velikih problema. Pokazat ću na primjeru. Iz poslovnih i pravnih razloga ne mogu opisati aktualni prijepor pa ću koristiti anonimni primjer.

Meni je trebalo oko pet minuta na Googleu koristeći ključne riječi: traffic, control, machine learning, optimisation, pa svaki/a čitatelj(ica) može pronaći brojne slične primjere. Pronašao sam doktorat obranjen na vrlo uglednom međunarodnom Sveučilištu s temom primjene strojnog učenja na upravljanje prometom u gradovima. Dvije stvari su me privukle. Prva, u cijelom doktoratu ne piše o kojem se konkretnom raskrižju radi. Druga, doktorat jasno nudi rješenje u obliku Signal phase timing predictions at urban intersections. Obzirom na podrijetlo autora i Sveučilišta, trebalo mi je kratko vrijeme za pronalazak raskrižja pa sam mogao primijeniti stvarne prometnotehnološke veličine. Naslov poglavlja iz doktorata jasno tvrdi da se radi o predviđanju (izračunu) duljine faze na semaforiziranom raskrižju, a ne o procjeni. Ponuđeno rješenje bi trebalo biti izravno provedivo. Možda cjepidlačim, ali pogledajmo moja dva osnovna prigovora.

Na zapadu imamo motorni i biciklistički promet u zasebnim trakama, na jugu u istoj traci javni tračnički promet i motorni promet, na istoku dvije trake za motorni promet i jednu za bicikle, a na sjeveru posebnu traku za motorni promet i posebnu za javni tračnički promet. Doktorat nudi rješenje koje sam točno prepisao u prva četiri stupca tablice: oznaka signalne grupe, crveno (ne znam je li efektivno), zeleno (ne znam je li efektivno) i duljina ciklusa. Preostala tri stupca su moja: namjena traka ili duljina pješačkog prijelaza, izračun zaštitnog međuvremena te minimalna potrebna duljina faze. Signalne grupe javnog prijevoza (11 i 12) nisu obrađene u doktoratu.

Prvi prigovor je da se radi o procjeni (estimation), a ne predviđanju (predictions), jer se rješenje rada semafora ne može dati u 1/100 sekunde, niti duljina ciklusa za pojedinu signalnu grupu može biti varijabilna.
Transformirajući vrijednosti iz tablice u plan izmjene signala C50, vidimo da signalna grupa 9 (pješaci preko istočnog privoza) imaju prekratko zaštitno međuvrijeme. To je drugi prigovor.

Poštujući ponuđene izračune, može se dobiti još bolje rješenje: kraći ciklus i dulja zelena vremena. Svijetlozelenim su označena moguća produljenja zelenog.

Jednostavno sam objasnio zašto predloženi model strojnog učenja nije usklađen s regulama rada prometnih svjetala; niti s motrišta teorije prometnog toka, niti s motrišta sigurnosti prometa. Ponuđeno rješenje je neprovedivo i suboptimalno. Bolje rečeno, nudi se rješenje koje inženjer prometa treba još (puno) doraditi za implementaciju u semaforski uređaj.

U slučaju mojeg pozitivnog iskustva, gdje su naša (prometna) znanja uvažavana, upravo su svi ovi „detalji“ bili pomno razrađeni, kolege drugih struka su s dužnom pažnjom slušali o postulatima upravljanja i sigurnosti prometa. Mi, prometaši, smo (puno) naučili kako premostiti neke granične slučajeve i kako ICT pomaže još boljem oživotvorenju projektnog rješenja. Općeniti primjer takve suradnje, multidisciplinarnog pristupa, pokazao sam u ovoj temi.

U jednoj ranijoj temi opisao sam što bi, po meni, jedan inženjer prometa trebao znati, odnosno s čime bi trebao biti upoznat. Ako znamo što treba drugim strukama, bit će puno brže, lakše, kvalitetnije i jeftinije (u izvedbi i održavanju) isporučiti traženo rješenje. Nisam kompetentan docirati kako bi se drugi trebali odnositi prema nama (prometašima). Za one (naj)pametnije imam staru kinesku izreku (mnogi je pripisuju Konfuciju): ako si najpametniji u sobi, onda si u krivoj sobi.