Trento, 16 febbraio 2025 - Le formiche? Un modello per le smart road – strade intelligenti – e per abbattere le code nel traffico che ci mandano in tilt. Sì, questa è la conclusione affascinante di due ingegneri dell’Università di Trento. Li abbiamo raggiunti al telefono.
Marco Guerrieri, docente di Costruzioni di infrastrutture stradali e ferroviarie al Dipartimento di Ingegneria civile ambientale e meccanica, ha lavorato alla ricerca con Nicola Pugno, professore di Scienza delle Costruzioni a Trento e di Scienza dei materiali alla Queen Mary University di Londra. Di grande effetto il video elaborato dall’ingegnere Giuseppe Parla, dello stesso ateneo, che ha collaborato all’analisi dei flussi di formiche con le tecniche dell’intelligenza artificiale.
La storia per punti
Traffico, perché dobbiamo imparare dalle formiche?
Avete presente le formiche che si muovono ordinatamente in due file, nei due sensi di marcia, senza mai intralciarsi? Uno spettacolo che cattura lo sguardo. Ecco, parte da qui l’ispirazione che ci porta dritto dritto alle strade intelligenti e ai veicoli con guida autonoma. Perché, chiarisce Pugno, “a differenza nostra, le formiche sono sempre molto vicine, ordinate, tendono a non superarsi, ecco perché citiamo le smart road, percorse da auto senza conducenti, controllate da sistemi intelligenti che nel caso di questi insetti sono la connessione con i feromoni". In sostanza, “loro riescono a interagire mantenendo ad esempio distanze molto ravvicinate e velocità molto costanti. Se diventano tante, a differenza degli autoveicoli, non si bloccano, non provocano alcuna congestione. Proprio perché procedono come un plotone, in fila indiana e in maniera molto ordinata, con tempi di reazione molto più bassi rispetto all’uomo”.
In altre parole, “le formiche ‘funzionano’ meglio perché cercano un ottimo collettivo”. Mica come gli umani, “ognuno di noi vuole arrivare prima e pensa per sé, quindi il sistema prima o poi implode. Invece questi insetti riescono ad evitare il problema grazie al super organismo. Poi fanno cose anche più stravaganti, come agganciarsi una sull’altra e a costruire veri e propri ponti”.
Qual è la specie di formica studiata
La specie di formiche studiata, chiarisce Guerrieri, “si chiama Ochetellus, la lunghezza media del corpo è di tre millimetri, abbiamo misurato velocità che vanno da un massimo di 8 centimetri al secondo a un minimo di 2. A un certo punto abbiamo anche sollecitato gli insetti con l’olio di citronella, per dare uno sprint e capire cosa accadesse”.
Dalle formiche alle smart road
Le formiche ci portano direttamente nel futuro. “Il mondo dei trasporti sta subendo una fortissima evoluzione negli ultimi anni – mette in fila Guerrieri -. In particolare con le strade intelligenti, che forniscono informazioni agli utenti, con sistemi di monitoraggio del traffico e delle condizioni ambientali, poi opportunamente elaborate e trasmesse, una cosiddetta info mobilità, per anticipare determinate situazioni critiche, quindi migliorando la sicurezza ed evitando che ci possano essere sorprese alla guida. Ora c’è un ulteriore passo verso l’uso di veicoli a guida autonoma, quindi non condotti direttamente dagli utenti, con livelli di assistenza che possono variare, da quello attuale che è in sostanza zero, fino a un livello 5, nel quale l’automobilista sarà di fatto un trasportato, e non svolgerà più alcuna attività di guida“.
Il futuro della mobilità e lo studio delle formiche
E allora qual è la ‘connessione’ con le formiche? “Perché parliamo di automazione cooperativa – mette in evidenza il professor Guerrieri -. Non sono veicoli che guidano in modo sconnesso gli uni dagli altri ma seguono regole e modalità di marcia, con velocità e distanziamenti, che devono essere regolati dall’esterno, per sicurezza ed efficienza, per evitare fenomeni di congestione. In sostanza, ci deve essere cooperazione. Da dove nasce quindi lo studio delle formiche? Dal fatto che, analizzando il traffico di questi insetti, ci si è resi conto che nell’insieme dimostrano un’intelligenza collettiva e cooperano tra loro, riuscendo a risolvere problemi relativamente complessi, con regole di comportamento abbastanza semplici”.
La marcia perfetta delle formiche
Guerrieri ci conduce per mano all'osservazione di questi insetti affascinanti: “Dal punto di vista macroscopico si vede, questo lo possiamo osservare tutti. Le file di formiche non si bloccano mai, riescono sempre a defluire lungo il tracciato senza rallentamenti significativi, anche quando i flussi sono elevati, cioè per elevata densità. E questo avviene perché marciano in modalità unifilare in plotoni consecutivi, mantenendo una piccola distanza. Riescono a farlo perché lasciano tracce di feromoni, segnali che vengono captati, le informazioni vengono trasmesse da una formica a quella che sta dietro”.
"Il segreto è la disciplina collettiva”
“Sì, il segreto è la disciplina collettiva. Il discorso quindi è: così come le formiche riescono a regolare il loro tracciato, ad avere un moto ordinato, a marciare in plotoni con piccole distanze, mantenendo velocità elevate anche quando i flussi sono alti, allo stesso modo bisognerebbe simulare questi comportamenti anche nella realtà. Oggi non è possibile perché ciascun automobilista alla guida pensa e percepisce l’ambiente, quindi aziona i comandi, in modo discrezionale, alla fine la cooperazione è pari a zero. Invece, in prospettiva futura, l’implementazione di veicoli a guida autonoma cooperativa, che si chiamano tecnicamente Cav - Connected Autonomous Vehicles - permetterà al gestore dell’infrastruttura, quindi al proprietario della strada, di imporre le condizioni del moto dei veicoli. Di stabilire che un certo flusso su un determinato tratto deve viaggiare a una velocità data, con una distanza limitata, quindi immaginiamo plotoni di veicoli con distanziamenti molto piccoli, addirittura si stimano valori sotto un metro, e questo potrà avvenire perché i tempi di reazione con la guida autonoma sono molto ma molto più bassi rispetto a quelli degli automobilisti”.
Come è stato realizzato lo studio sulle formiche
Ma come è stata condotta la ricerca? “Abbiamo usato videocamere e poi con sistemi di intelligenza artificiale abbiamo fatto il tracciamento delle formiche, le misure della velocità. Vorrei che fosse chiaro l’oggetto dello studio. Questi comportamenti non sono replicabili sulle strade attuali e con i veicoli attuali. Ma ci si potrà ispirare anche al comportamento delle formiche per regolamentare le condizioni del moto di veicoli cooperativi autonomi che avranno necessità di informazioni che arrivano dall’esterno. Quindi i veicoli comunicano tra di loro, mantenendo piccole velocità che però sono regolate dall’esterno. E questo, come è stato simulato anche nello studio, permetterà di garantire condizioni di deflusso ottimale, limitando i fenomeni di congestione della strada”.