Города вам на пользу. Гений мегаполиса

Историю города можно проследить по его дорожной сети. Сегодня археологи составляют схему лондонских улиц римской эпохи, ориентируясь на места находок древних монет, видимо оброненных прохожими. С птичьего полета отлично видно, что улицы столицы и сегодня расходятся лучами от того места на Фиш-Хилл, где некогда находился первый лондонский мост, и ведут по всем направлениям к другим римским поселениям за пределами Лондиниума. Таким образом, процесс роста города можно восстановить по артериям и капиллярам его проспектов, улиц и переулков. Зачастую кажется, что город — это его дороги. Впрочем, заторы появились в нем не с автомобилями. Уличное движение было сложным на протяжении всей истории человечества. Еще в Древнем Риме Юлий Цезарь издавал законы, запрещавшие днем доступ в центр города любому колесному транспорту; он же учредил прототип дорожной полиции — vigiles. Наши современные города, как мы видели, строятся вокруг автомобилей, и сейчас мы начинаем за это расплачиваться. Что же делать? Что нам менять — наши города или наше поведение?

Прежде всего надо понять, что такое дорожное движение. С одной стороны, оно определяется поведением отдельных людей, сидящих за рулем, отгороженных от мира, избегающих контактов с другими. Но когда речь идет о множестве водителей, преследующих собственные интересы, но вынужденных взаимодействовать друг с другом, все эти отдельные элементы в совокупности превращаются в монолитный поток, который демонстрирует все свойства текущей жидкости. Дорожное движение — это проблема, которую не решить простыми вычислениями. Это не простой расчет количества машин и площади проезжей части. Оно так же сложно, как и сам город. Река машин течет быстрее, когда русло — дорога — расширяется, и медленнее, когда оно сужается, превращаясь в «бутылочное горлышко»; светофоры и дорожные знаки останавливают поток, подобно крану, а затем вновь высвобождают струю; смена полосы без предупреждения часто приводит к сбоям, нарушающим гидродинамику движения, внезапное торможение одного дает «рикошет» позади. Поэтому представляется разумной такая мысль: если мы устраним остановки и рывки, транспорт будет двигаться быстрее.

Возможно, всему виной — сама форма города, а значит, чтобы в будущем решать эти серьезные проблемы, надо начинать все с чистого листа. Многие считают идеальным вариантом упорядоченную «решетчатую» схему. Эта организованная, рациональная форма уходит корнями в глубокую древность, она возникла раньше, чем Рим и Афины, — еще в первых городах долины Инда. Много веков спустя, в 1811 году, в соответствии с Генеральным планом Манхэттена, по этому же принципу была создана уличная сеть Нью-Йорка. Решение было принято так: уполномоченные наложили на лист бумаги решето, скопировали его сетчатую структуру и получили генеральный план города. Тем не менее Манхэттен страдает от пробок, так что регулярная схема улиц — это еще не все. Сложная проблема заторов заслуживает не прямолинейного, а такого же сложного решения. Думая о том, как максимально эффективно организовать поток движения в городе, мы, возможно, ищем ответ не в том месте.

Прусскому городу Кенигсбергу принадлежит неожиданно важная роль в истории пешей ходьбы. В начале XIX века местные жители могли сверять часы по философу Канту: каждый день ровно в пять часов вечера он выходил на прогулку по городу. Кенигсбергский математик Леонард Эйлер тоже ходил по улицам, но с совершенно иной целью. В 1735 году он взялся за решение задачи — как найти кратчайший путь через все семь мостов Кенигсберга, не проходя ни по одному из них дважды. Для решения Эйлеру пришлось разработать целый новый раздел математики — теорию графов.

Задача Эйлера трансформировалась в знаменитый умозрительный эксперимент под названием «Проблема коммивояжера». Чтобы сэкономить время и получить максимальный доход, торговец, который ходит от двери к двери, должен найти кратчайший и самый быстрый путь между несколькими точками, причем при увеличении числа дверей количество возможных маршрутов возрастает по экспоненте. Когда точек остановки две, все просто, а когда их четыре, набор вариантов увеличивается до двадцати четырех. Но чтобы найти кратчайший путь между десятью точками, надо изучить уже 3,6 миллиона вариантов. Чтобы решить эту задачу, многие ученые использовали мощнейшие компьютеры: в мае 2004 года группа математиков нашла кратчайший путь между 24,978 точками на карте Швеции с помощью 96 одновременно работающих процессоров Intel Xeon с частотой 2,8 гигагерца. Если бы расчеты проводились на одном таком компьютере, то они длились бы 91,9 года².