众多科学家致力于解决自行车共享系统调度难题

照片来源:TIM CLAYTON，纽约一个几乎满员的自行车站

格里戈里·库克林把他的卡车停在离公路尽可能远的地方。旁边，汽车飞驰而过。此时，奥地利的维也纳几乎处于高峰期，间歇性的暴风雨使得当地的交通更加糟糕。例如，作为维也纳自行车共享系统Citybike Wien的司机，Kuklin正在帮助测试一个新系统，该系统设计用于控制他的卡车的路线。这些卡车将从“满员”的车站取出自行车，然后将它们运送到空车站。

这个系统是由维也纳科技大学的计算机专家君特·雷德尔发明的。他希望他的工作最终能帮助像库克林这样的司机更好地解决自行车共享运营商所谓的“再平衡”问题。许多科学家被这个数学上复杂但实际上重要的挑战所吸引。雷德尔是其中之一。美国康奈尔大学的计算机专家大卫·施莫斯说，大约有20到30名科学家将他们研究议程的重要部分用于“再平衡”问题。

对许多科学家来说，对这个问题的研究仍处于理论阶段。然而，一些人已经将他们的工作付诸实践。施莫斯与纽约自行车共享公司合作，该公司在纽约经营自行车共享系统。该公司运营总监迈克尔·佩莱格里诺(Michael Pellegrino)表示，Shmoys发明的系统为他们的预期目标提供了一个总体思路。同时，康纳大学也在芝加哥测试该系统。

总部位于华盛顿的地球政策研究所的统计数据显示，自行车共享系统已经在全球52个国家的600个城市推广。维也纳是自2003年以来使用该系统的第一批用户，现在拥有1500辆自行车。最大的系统位于中国武汉，有9万辆自行车。然而，几乎所有的系统都面临着同样的问题:骑自行车的人经常走特定的路线，比如下坡路，而很少有人走其他路线。因此，自行车通常聚集在一些特定的地方。

对用户来说，不平衡的系统是个累赘:要么你找不到自行车，要么你没有地方停车。对于运营商来说，这是一个巨大但棘手的问题。不平衡的系统会迫使骑自行车的人丢弃自行车，从而增加被盗的风险。在维也纳，两到三辆卡车一次可以将20辆自行车从“满员”站运送到空车站。纽约市去年刚刚引进了一个拥有6000辆自行车的系统。佩莱格里诺说，处理这个再平衡问题占据了他日常工作的重要部分。

伦敦大学学院的奥利弗·奥布赖恩经营着“在线自行车共享地图”。他认为，在大多数系统中，卡车司机或调度员只能看到一个角落，然后试图重新平衡系统。“他们会说‘这些车站都满了，那些是空的’，然后派一辆卡车在两地之间运送自行车。”在正常情况下，这种方法不能很好地工作。在许多城市，储存点自行车数量的不平衡仍然吸引着最多的用户投诉。数学家认为应该有更有效的方法来解决这个问题。

为此，雷德和奥地利国家技术研究所的同事开发了上述系统。他们使用的方法类似于“取送路线”系统，这有助于包裹递送服务有效地部署递送卡车。与此同时，新发明的系统可以提供全天不断更新的建议，主要考虑基于季节、星期几和天气的需求预测。这个问题极其复杂，所以不可能给出非常精确的解决方案。在这种情况下，Raidl提出了一种近似方法。

该系统在理论上运行得非常好，但是今年夏天的实验表明，它的建议并不总是符合经常赶时间的司机的愿望。与此同时，它还建议每次运输的自行车数量应该少于卡车所能承载的20辆，这让司机很恼火。Kuklin说这看起来效率不高，尽管实际上可能不是这样。

纽约也有一个从事自行车调度的卡车团队。康奈尔大学发明的系统不同于雷德尔的系统:它不向司机给出具体的指令，而是生成一个显示网站的在线地图。调度员可以使用地图和预先计算的卡车路线来指引司机。这种方法更有效，尤其是在晚上有足够的时间为第二天做准备的时候。Shmoys的博士生Eoin O'Mahony说，纽约的司机在接到不要给卡车装自行车的指令时也会停车。幸运的是，“我们从数据中发现，运输装有卡车的自行车可以给你类似的结果”，所以地图只会在卡车需要满载时发出指示。

由于高峰时段卡车严重受阻，纽约还推出了一种人力拖车，可以一次运送3辆自行车。奥马奥尼说，在交通堵塞时，一辆载人拖车每小时运载的自行车比一辆卡车还多。同样，他和史莫斯发明了一种系统来指引人类拖车的踪迹。首先，研究人员将确定通常是空的和“满的”自行车站，然后配对相似的站。载人拖车可以在两个车站之间来回运送车辆。

总部位于伦敦的舞台情报公司设想了一种自上而下计划的替代方案。计算机专家李琳建立了一个自动再平衡模型，卡车可以像蜜蜂一样自我管理。无论车站缺少自行车还是自行车太多，信号都会输入模型。在信号的引导下，卡车将在车站之间移动自行车，就像蜜蜂在花丛中穿梭一样。

然而，没有一个操作员会把调度问题完全交给一个系统，因为它永远不会知道一切。重大体育赛事或轨道交通瘫痪将彻底改变需求或交通状况。媒体报道或政治压力也将迫使运营商优先考虑某些自行车共享网站。佩莱格里诺说，这也是纽约自行车共享系统最终由人工调度员负责的原因。(燕杰)

中国科学新闻(2014-09-04第三版国际版)

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