Hyppää pääsisältöön

Koronavirustilanne Itä-Suomen yliopistossa

Liikenne. Kuva Mostphotos

Älykkäät agentit simuloivat liikennettä ja hissien käyttöä

Rajalliset resurssit ja ajankäyttö vaativat liikenteen ja kuljetusvälineiden tehokkaampaa optimointia, mikä lisää kaupunkisuunnittelun tärkeyttä.

  • Ympäristö ja luonnonvarat
  • Teknologia ja innovaatiot

Tähän kehitykseen kuuluu muun muassa parempi tieliikenneverkosto, mutta suurkaupungeissa myös hissien ohjelmointi. Olemassa olevia ratkaisuja voidaan mitata valvontalaitteilla, kameroilla ja GPS -seurantalaitteilla. Dataa ei kuitenkaan ole saatavilla uusien ratkaisujen mittaamiseen, jolloin on turvauduttava simulointiin.

Yksinkertaiset matemaattiset mallit soveltuvat liikennevirran tai autojen energian kulutuksen seurantaan, mutta eivät sovellu monimutkaisiin reaalimaailman tilanteisiin. Ne eivät esimerkiksi ota huomioon ihmisten käyttäytymisen luomaa epävarmuutta tai ympäristön vaihteluita. Tämän vuoksi yksinkertaisten matemaattisten mallien antamat arviot ovat usein epärealistisia.

MSc Thomas Ho Chee Tat sovelsi väitöskirjatyössään moniagenttijärjestelmiä simuloimaan liikennevirtoja. Älykkäitä agentteja käytettiin simuloimaan autoilijoiden käyttäytymistä. Ihmiset valitsevat yleensä lyhyimmän tien kohteeseensa, mutta liikenneruuhkan kohdatessaan voivat kääntyä vaihtoehtoiselle reitille. Keinotekoisessa ympäristössä on helpompi selvittää isojenkin muutosten vaikutusta tieverkoston liikennevirtaan, kuten vaikka uuden sillan poistaminen.

Väitöskirjatyössä tehtiin kaksi tapaustutkimusta. Ensimmäisessä tutkittiin Singaporen autoilijoiden vaikutusta maan energiankulutukseen olettaen, että kaikki autot muutetaan sähköautoiksi. Toisessa tutkittiin yksittäisen sillan poistamisen vaikutusta Joensuun liikenteelle. Havaittiin, että Pekkalansillan poistaminen lisäsi merkittävästi Sirkkalansillan ja Suvantosillan liikennettä, mutta yllättäen vähensi hieman Itäsillan liikennettä. Itäsillan tai Suvantosillan poistaminen ei kuitenkaan vaikuttanut Pekkalansillan liikenteeseen juuri mitenkään. Itäsillan poistaminen taas lisäsi eniten Suvantosillan liikennettä. Suvantosillan poistaminen puolestaan lisäsi kaikkien muiden siltojen liikennettä.

Singaporessa on yli 40-kerroksisia rakennuksia, joissa saattaa olla vain 2-3 hissiä. Nämä hissit palvelevat monenlaisia käyttäjiä kuten lapsiperheitä, pyörätuolilla liikkuvia vanhuksia ja työssäkäyviä ihmisiä. Hissien täytyy toimia tehokkaasti. Niiden on kuljetettava mahdollisimman paljon ihmisiä mahdollisimman pienellä määrällä energiaa. Tämä saavuttaakseen hissien täytyy koordinoida keskenään älykkäästi. Rakennuttajien on mallinnettava tällaisia tilanteita uusia rakennuksia suunnitellessaan, vaikka eivät voi etukäteen täysin tietää millaisia ihmisiä talossa tulee lopulta asumaan. Hissien täytyy toimia tehokkaasti alusta alkaen kaikenlaisille asujille.

Väitöskirjan tuloksia käytetään osana Singaporen Älykäs kansakunta -projektia. Singaporen infrastruktuurit tulevat kokemaan digitaalisen murroksen, jossa ne joutuvat toimimaan älykkäämmin ja kommunikoimaan paremmin keskenään. Tällaista muutosta ei ole aikaisemmin missään tapahtunut, minkä vuoksi sen lopputulos on epävarma. Tästä syystä on tärkeää tutkia ja mallintaa kaikkia kaupunkiympäristön aspekteja, mukaan lukien liikennettä. Singapore Älykäs kansakunta-hankkeesta löytyy lisätietoa Thomas Ho'n julkaisussa, Innovating services and digital economy in Singapore, joka on julkaistu Communications of the ACM -lehdessä vuonna 2020.

Tällä hetkellä Thomas Ho työskentelee johtajana Singaporessa kansallisessa tutkimussäätiössä (NRF) palvelut ja digitaalinen ekonomia -osastolla. NRF toimii Singaporen pääministerin kanslian alaisuudessa. Hon tehtävänä on lisätä yliopistojen ja liike-elämän yhteistyötä auttamalla yliopistoja löytämään sovelluksia kehittämilleen teknologioille, sekä auttamalla yrityksiä löytämään tutkijoita jotka voivat ratkaista juuri heidän kohtaamiaan ongelmia. Kummassakin tapauksessa valtio voi rahoittaa prosessia. Väitöskirjatyöhön liittynyt resurssienhallinnan tutkimus auttaa varmistamaan, että valtion rahoitus suunnataan näissä järkevästi.

MSc Thomas Ho Chee Tatin tietojenkäsittelytieteen alaan kuuluva väitöskirja Optimization for Resource Management using multi-agent systems tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa 30.3.2021 klo 10 verkossa. Vastaväittäjänä toimii Head of People Flow Planning, Dr. Janne Sorsa, KONE Industrial Ltd, ja kustoksena professori Pasi Fränti, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.

Väittelijän painolaatuinen kuva

Väitöstilaisuus verkossa

Väitöskirja verkossa