Trong thời đại mà tình trạng tắc nghẽn giao thông, ô nhiễm và kém hiệu quả đang gây ảnh hưởng lớn đến khả năng di chuyển trong đô thị, các nhà khoa học đang tìm kiếm giải pháp cải thiện giao thông đô thị bằng cách nghiên cứu hành vi di chuyển của kiến - loài côn trùng tuy nhỏ bé nhưng sở hữu khả năng tổ chức giao thông vô cùng hiệu quả.

Nghiên cứu từ Đại học Trento cho thấy những sinh vật nổi tiếng với hành vi xã hội có cấu trúc và hiệu quả cao này có các mẫu hình chuyển động phức tạp cho phép chúng điều hướng môi trường một cách liền mạch, ngay cả khi di chuyển với số lượng lớn. Đây có thể là chìa khóa giúp giảm ùn tắc và tối ưu hóa lưu thông đường bộ.

Học hỏi từ thiên nhiên

Theo giáo sư Marco Guerrieri và Nicola Pugno, kiến có khả năng duy trì dòng chảy giao thông liền mạch mà không gặp tắc nghẽn nhờ tuân thủ các nguyên tắc di chuyển rõ ràng.

“Kiến là một trong số ít loài có thể xử lý dòng chảy giao thông hai chiều, giống như đường bộ của chúng ta, nhưng chúng di chuyển liền mạch mà không bị tắc nghẽn”, giáo sư Guerrieri giải thích.

Bằng việc sử dụng những cảnh quay video và thuật toán học sâu, nhóm nghiên cứu đã  phân tích chuyển động của kiến trên đoạn đường mòn dài 30cm – tương đương với 100 lần chiều dài cơ thể của mỗi con kiến, từ đó lập bản đồ quỹ đạo, tốc độ và mật độ di chuyển. Kết quả cho thấy một hệ thống cực kỳ có tổ chức và hiệu quả.

Một trong những quan sát đáng chú ý nhất là kiến di chuyển theo dấu vết pheromone được đánh dấu bởi kiến lãnh đạo, duy trì khoảng cách nhỏ và không vượt nhau, tạo nên sự ổn định trong luồng di chuyển.

Không giống như con người khi thường xuyên thay đổi làn đường, vượt xe khác và phản ứng không thể đoán trước, kiến thể hiện một hình thức di chuyển hợp tác giúp giảm thiểu sự chậm trễ và ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn.

Ứng dụng vào giao thông đô thị

CAV trên các con đường thông minh có thể sử dụng các công nghệ truyền thông tiên tiến để giao tiếp với nhau và với hệ thống quản lý cơ sở hạ tầng đường bộ.

Nghiên cứu đặt ra câu hỏi: Liệu con người có thể áp dụng nguyên tắc này vào giao thông đô thị hay không? Với sự phát triển của các phương tiện kết nối và tự động (CAV), các hệ thống giao thông thông minh có thể học hỏi từ kiến bằng cách sử dụng công nghệ truyền thông tiên tiến để duy trì trật tự, giảm thiểu va chạm và nâng cao hiệu quả vận hành.

“Trong tương lai, các hệ thống giao thông cho xe tự hành/tự lái (CAV) có thể được lấy cảm hứng từ hành vi của kiến. Cũng giống như côn trùng giao tiếp thông qua pheromone, CAV trên các con đường thông minh có thể sử dụng các công nghệ truyền thông tiên tiến để giao tiếp với nhau và với hệ thống quản lý cơ sở hạ tầng đường bộ”, giáo sư Guerrieri giải thích.

Theo giáo sư Guerrieri, CAV có thể hoạt động như kiến bằng cách di chuyển theo nhóm với khoảng cách tối ưu, trao đổi dữ liệu liên tục với hệ thống quản lý giao thông thông minh. Điều này không chỉ giúp giảm ùn tắc mà còn góp phần tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải.

An toàn đường bộ sẽ được cải thiện, vì các phương tiện tự hành di chuyển theo đội hình có tổ chức sẽ giảm khả năng xảy ra va chạm do thay đổi làn đường đột ngột và hành vi lái xe thất thường.

Hướng tới giao thông bền vững

Việc ứng dụng các nguyên tắc di chuyển của kiến vào giao thông đô thị không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn góp phần xây dựng thành phố thông minh và bền vững. Với khả năng di chuyển mượt mà, không ùn tắc, giao thông lấy cảm hứng từ thiên nhiên có thể là chìa khóa cho tương lai khi các khu vực đô thị tiếp tục được mở rộng.

Nếu được thực hiện thành công, các con đường thông minh và CAV có thể hoạt động cùng nhau để tạo thành một mạng lưới hiệu quả cao, không tắc nghẽn.

Bằng cách nghiên cứu cách thiên nhiên đã hoàn thiện quản lý giao thông, chúng ta có thể tiến gần hơn đến việc xây dựng các thành phố thông minh hơn, an toàn hơn và bền vững hơn.

Mặc dù hệ thống giao thông thông minh vẫn đang trong giai đoạn phát triển, nhưng những bài học từ kiến có thể đóng vai trò là nguyên tắc hướng dẫn cho các chính sách giao thông và quy hoạch cơ sở hạ tầng trong tương lai.