Navigatori satellitari: più utenti, meno benefici ambientali

Per il singolo automobilista il navigatore è uno strumento pensato per evitare il traffico e trovare la strada più efficiente. Ma quando le stesse indicazioni vengono seguite contemporaneamente da migliaia di persone, la logica cambia e invece di distribuire le auto sulla rete stradale, gli algoritmi possono finire per concentrarle sugli stessi percorsi.
È il fenomeno analizzato da uno studio pubblicato su Nature Communications, realizzato da Giuliano Cornacchia, Mirco Nanni e Luca Pappalardo dell’Istituto di scienza e tecnologie dell’informazione del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isti) e da Dino Pedreschi dell’Università di Pisa. La ricerca ha preso in esame Firenze, Milano e Roma attraverso simulazioni di traffico che combinano dati GPS di veicoli privati e indicazioni di percorso fornite da alcuni dei principali servizi di navigazione, tra cui Google Maps, TomTom, Bing Maps e Mapbox.

«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 primo effetto riguarda la distribuzione del traffico. Più aumenta la percentuale di automobilisti che si affidano ai navigatori, più diminuisce la diversità dei percorsi scelti. Le auto vengono progressivamente indirizzate verso un numero più ristretto di strade, con una maggiore concentrazione su autostrade e grandi arterie.

Negli scenari di piena adozione, la diversità dei percorsi arriva a diminuire fino al 14% rispetto alla situazione in cui gli automobilisti non seguono i suggerimenti dei servizi di navigazione. Non significa che il navigatore sia necessariamente inefficiente. Il problema nasce dalla somma di decisioni individuali che, essendo orientate dagli stessi sistemi, possono diventare molto simili tra loro.
«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».

La relazione con le emissioni di CO₂ è ancora meno lineare. L’effetto dei navigatori cambia in funzione sia del livello di traffico sia della percentuale di automobilisti che li utilizzano. «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.
La soglia del 60-80% diventa quindi uno degli elementi più interessanti dello studio: un sistema che funziona bene quando viene utilizzato da una parte degli automobilisti può perdere efficacia quando diventa quasi universale.

I risultati riportano la discussione fuori dalle sole dinamiche della mobilità urbana. I navigatori rappresentano infatti un caso concreto di un fenomeno più generale: algoritmi e sistemi di intelligenza artificiale orientano sempre più spesso scelte individuali che, sommate, producono conseguenze collettive.
«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».
La questione, dunque, non è soltanto capire quale sia la strada migliore per ogni automobilista. Il passaggio successivo è chiedersi cosa accade quando quella stessa risposta viene data, nello stesso momento, a una quota sempre maggiore di persone. Per gli autori della ricerca, la sfida futura sarà proprio questa: progettare servizi di navigazione che non ottimizzino soltanto il percorso del singolo utente, ma considerino anche gli effetti complessivi che le loro indicazioni producono sulla mobilità e sull’ambiente della città.