Ogni giorno milioni di automobilisti affidano il proprio viaggio a un navigatore satellitare. Applicazioni come Google Maps e TomTom calcolano in pochi secondi il percorso ritenuto più rapido o efficiente, tenendo conto del traffico e delle condizioni della viabilità. Un aiuto prezioso per chi è al volante, soprattutto nelle città dove scegliere la strada giusta può fare la differenza tra un viaggio scorrevole e una lunga coda. Cosa succede però quando a seguire quei suggerimenti non è un singolo automobilista, bensì una parte consistente del traffico cittadino? A questa domanda ha cercato di rispondere uno studio pubblicato su Nature Communications, condotto da Giuliano Cornacchia, Mirco Nanni e Luca Pappalardo dell’Istituto di scienza e tecnologie dell’informazione del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isti), insieme a Dino Pedreschi dell’Università di Pisa.
La ricerca ha analizzato il comportamento del traffico in 3 grandi città italiane – Firenze, Milano e Roma – attraverso simulazioni al computer basate anche su dati GPS relativi ai veicoli privati e sulle indicazioni di percorso fornite dai principali servizi di navigazione. “Attraverso simulazioni di traffico al computer, lo studio ha analizzato l’impatto dei navigatori sul traffico a Firenze, Milano e Roma, integrando dati GPS di veicoli privati e suggerimenti di percorso forniti dai principali servizi di navigazione, tra cui Google Maps, TomTom, Bing Maps e Mapbox”, spiega Luca Pappalardo, primo ricercatore al Cnr-Isti, professore associato alla Scuola Normale Superiore e coordinatore dello studio. “Le simulazioni hanno permesso di analizzare diversi scenari, variando il carico di traffico e il tasso di adozione dei navigatori satellitari: dallo 0%, in cui nessun veicolo segue le indicazioni di un servizio di navigazione, al 100%, in cui tutti i veicoli sono guidati da un navigatore. Nello studio abbiamo valutato gli effetti sulla diversità dei percorsi e sulle emissioni di CO2 nella città”.
Il paradosso del percorso più efficiente
Il punto centrale della ricerca riguarda un possibile effetto paradossale. Se un navigatore suggerisce a ogni automobilista il percorso apparentemente migliore, si potrebbe pensare che il risultato complessivo sia automaticamente positivo: meno tempo trascorso in auto e una distribuzione più efficiente del traffico. Quando però migliaia di automobilisti ricevono indicazioni simili, le scelte individuali possono finire per concentrarsi sulle stesse strade.
“L’obiettivo dello studio non è stabilire se i navigatori siano positivi o negativi in sé”, aggiunge Giuliano Cornacchia, primo autore della ricerca. “Questi strumenti possono offrire vantaggi al singolo automobilista, ma quando un numero elevato di utenti riceve indicazioni analoghe, possono prodursi effetti collettivi indesiderati sulla mobilità urbana”. Le simulazioni mostrano infatti che, con l’aumentare del numero di automobilisti che utilizzano i navigatori, diminuisce sensibilmente la varietà dei percorsi scelti. I veicoli vengono progressivamente indirizzati verso un numero più ristretto di strade.
Negli scenari in cui tutti i veicoli seguono le indicazioni dei servizi di navigazione, la diversità dei percorsi può diminuire fino al 14% rispetto allo scenario in cui i suggerimenti non vengono seguiti. Un altro effetto osservato è lo spostamento del traffico verso autostrade e grandi arterie. In altre parole, ciò che è conveniente per il singolo automobilista non è necessariamente ottimale quando viene adottato contemporaneamente da una grande quantità di persone.
Anche l’ambiente può risentirne
La questione non riguarda soltanto la distribuzione del traffico. Lo studio ha esaminato anche le emissioni di CO2, mostrando un quadro tutt’altro che semplice. L’effetto ambientale dei navigatori cambia infatti in funzione delle condizioni del traffico e della percentuale di automobilisti che li utilizzano. In presenza di traffico leggero, l’uso dei navigatori tende a ridurre le emissioni. Quando invece la congestione aumenta, i benefici possono dipendere fortemente da quanti automobilisti seguono le indicazioni.
“In condizioni di traffico leggero, i navigatori riducono le emissioni di CO2. In condizioni di traffico intenso, invece, i benefici si osservano a bassi livelli di adozione. Superata una determinata soglia, che varia in base al servizio e alla città ed è in genere compresa tra il 60% e l’80%, i vantaggi si attenuano, svaniscono, o possono addirittura invertirsi, come osservato in alcuni scenari simulati a Roma”, precisa Dino Pedreschi, professore presso il Dipartimento di informatica dell’Università di Pisa. Questo significa che non esiste una risposta universale alla domanda se un navigatore renda il traffico più sostenibile. Il suo effetto dipende dal contesto: dal livello di congestione, dalla città, dal servizio utilizzato e soprattutto da quanti automobilisti seguono contemporaneamente indicazioni analoghe.
Quando un algoritmo modifica il comportamento di una città
Il caso dei navigatori offre così un esempio concreto di un fenomeno sempre più importante nell’era degli algoritmi e dell’intelligenza artificiale. Un sistema digitale può infatti intervenire su una scelta apparentemente privata – in questo caso, quale strada percorrere – e modificarla per milioni di persone. Quando queste decisioni individuali si sommano, possono produrre conseguenze a livello collettivo.
“Studiare come l’intelligenza artificiale e gli algoritmi influenzano le scelte individuali e, attraverso queste, la nostra società è uno dei temi centrali del nostro laboratorio, del nostro progetto City-AI Coevolution, finanziato dal MUR attraverso il programma di finanziamento FIS”, osserva Pappalardo. “I navigatori sono un esempio quotidiano di algoritmo che orienta decisioni individuali, in questo caso quale strada percorrere, ma quando adottato su larga scala può impattare il comportamento collettivo di un’intera città”. È un meccanismo che può essere osservato anche al di fuori della mobilità: un algoritmo pensato per ottimizzare una singola decisione può produrre risultati diversi quando le sue indicazioni vengono seguite simultaneamente da una moltitudine di utenti.
Dal percorso migliore per uno al sistema migliore per tutti
Secondo gli autori della ricerca, la sfida per il futuro sarà quindi andare oltre l’ottimizzazione del singolo viaggio. I navigatori potrebbero evolvere verso sistemi capaci di considerare non soltanto il tempo necessario a un automobilista per raggiungere la propria destinazione, ma anche le conseguenze complessive delle indicazioni fornite a tutti gli altri utenti. L’obiettivo, in prospettiva, sarebbe trovare un equilibrio tra l’efficienza individuale e quella collettiva: aiutare il singolo automobilista senza concentrare eccessivamente il traffico, evitando al tempo stesso di compromettere i possibili benefici ambientali. Il navigatore, dunque, non è semplicemente uno strumento che indica una strada. È un algoritmo che orienta milioni di piccole decisioni quotidiane. E quando quelle decisioni si sommano, possono contribuire a cambiare il modo in cui un’intera città si muove.