1.
고층 건물에는 엘리베이터가 있다.
그런데 건물이 왕창 크고 층이 수십 개 이상으로 많고, 이용하는 사람도 왕창 많으면.. 엘리베이터도 한 대만으로는 감당이 안 되니 여러 대를 설치하게 된다.

그런데 이게 설치만 한다고 장땡이 아니다. 엘리베이터는 에스컬레이터나 다른 정규 노선 대중교통과 달리, 승객의 수요예 따라 그때 그때 이동하는 물건이다. 이 점에서는 버스보다는 택시에 더 가까운데, 그래도 중간 합승이 허용된다는 차이가 있을 뿐이다.
이런 특성상, 엘리베이터는 승객과 차량을 똑똑하게 분배하는 운영 시스템이 필요하다. 무식하게 운용하면 차량이 많아도 승객들은 엄청 오래 기다려야 하고, 탄 뒤에도 층마다 서면서 엄청난 비효율이 발생하기 십상이다.

그래서 엘리베이터를 똑똑하게 분배하는 시스템이 없던 과거부터 현재까지 제일 보편적으로 쓰이고 있는 단순한 방법은 (1) 각 차량의 용도를 그냥 층별로 물리적으로 분할하는 것이다. 저층부/고층부, 그리고 홀/짝 이렇게 말이다.
이건.. 모든 엘리베이터들이 바쁠 때야 그럭저럭 괜찮은 방법이다. 그러나 서로 다른 구간끼리 오가는 사람은 불편하게 환승을 하거나 인접층으로 이동해야 한다. 그리고 엘리베이터들이 전혀 바쁘지 않은데도 나와 더 가까이 있는 엘리베이터를 이용하지 못하고 먼 쪽의 엘리베이터를 강제로 이용해야 하는 비효율이 발생한다.

얘보다 약간 더 발전된 엘리베이터는.. 버튼을 누르면 그 층의 모든 엘리베이터의 버튼에 불이 켜진다. 그리고 (2) 지금 층에서 가장 가까이 있는 엘리베이터를 중앙 시스템이 알아서 골라서 보내 준다.
고급 호텔 같은 곳의 엘리베이터가 이런 형태인 경우가 있다. 각 엘리베이터들이 현재 몇 층에 있는지 표시도 해 주지 않는다. 그리고 더 신기한 건.. 밖에서 상행이나 하행 중 한 버튼을 누르는 게 아니라, 처음부터 가고 싶은 층을 찍게 돼 있는 것도 있다.

요런 엘리베이터는 어느 엘리베이터의 문이 열릴지 알 수 없어서 승객이 처음에 약간 헤맬 수 있지만, 그래도 물리적인 층 분담보다는 더 똑똑하고 효율적으로 동작할 가능성이 있다.
하지만 약간 아쉬운 점은.. 중앙 시스템이 찜한 엘리베이터가 승객의 층으로 오는 도중에 다른 승객 때문에 많이 지체되고 있을 때, 그냥 다른 엘리베이터를 대신 지정하는 게 안 될 확률이 높다는 것이다. AI가 그런 것까지 고려해서 만들어지지는 않기 때문이다.

이건 절대적인 정답이 없는 문제이다. (1) 엘리베이터를 이미 탄 승객, (2) 밖에서 기다리는 승객, 그리고 (3) 엘리베이터 자체의 주행 거리 총량(소모 전력) 사이의 trade-off 제로썸 게임이기 때문이다.

그래도 최적해에 근접하는 가장 효율적인 전략은.. (1) 엘베들이 바쁘지 않을 때는 층수 구분 따위 불문하고 가장 가까이 있는 차량을 보내 주고, (2) 도중 정차도 일단은 아무 요청이나 들어 주되, 이 방향으로 가는 동안 2번, 3번 이상 이미 정차를 했다면 그때부터는 요청을 서서히 안 들어 주고 다른 차량을 대신 보내는 식으로 유도리를 발휘하는 게 좋을 것 같다.
횟수 제한, 또는 앞으로 최소한 n층 정도는 무정차로 진행.. 이런 식으로 정차를 제한할 수 있다.

물론 대체 차량이 너무 멀리 떨어져 있다거나 하면 전략이 달라지게 된다.
그리고 처음에 찜했던 차량이 너무 오랫동안 '열림'으로 붙잡혀서 못 가고 있을 때도 가까이 있는 다른 차량을 대신 보내 줘야 한다.

이 정도면 거의 AI 기술까지 접목해도 되지 않나 싶다.;;
AI가 진짜 똑똑하게 동작하려면 승객을 목적지 층별로 분할하는 것까지 알아서 처리할 필요가 있다. 차량들을 강제로 홀/짝, 고/저로 구분하지 않더라도 말이다. 모든 차량에 모든 층 승객이 고르게 뒤섞여 있으면 AI 할아버지라 해도 효율이 떨어지는 걸 피하기 어렵기 때문이다.

그리고 그렇게 하기 위해서는 엘리베이터를 기다릴 때 가고 싶은 층을 미리 지정할 필요가 있다. 그러면 이 AI가 상황을 대충 파악하고는 "3층, 7층, 12층 가실 승객은 지금 오는 엘리베이터 B차량을 타십시오. 4층, 10층, 15층에 가실 승객은 1분쯤 뒤에 도착 예상되는 저쪽 A차량을 타십시오" 이렇게 구간을 적절하게 나눠서 교통정리를 할 수 있다.
물론, 다음 엘리베이터의 도착이 너무 늦어지고 있으면 한 엘리베이터가 좀 더 촘촘하게 정차하게 된다. 이걸 유동적으로 결정하는 것도 AI의 몫이다.

이렇듯, 엘리베이터 분배도 깊고 어렵게 생각하면 끝이 없는 문제라는 걸 알 수 있다.;; 실용성도 아주 높고 말이다. 오죽했으면 엘베 관제는 1989년 제1회 국제 정보 올림피아드의 문제로 나오기도 했다.
층수가 20? 30? 정도 넘어가면 주행 속도도 굉장히 빨라져서 도착하기 수 층 전부터 감속하는 게 느껴지는 고속 엘리베이터가 투입되는 듯한데.. 이런 건 본인도 태어나서 지금까지 경험한 게 극소수이다. 엘베가 다 같은 엘베가 아닌 듯하다.
딱 층에 맞게 정차하는 건 지하철 전동차가 역의 정차 위치에 정확하게 맞춰서 정지하는 것과 비슷한 테크닉이라 하겠다.

2.
고층 건물에서 다수의 엘리베이터를 분배하는 알고리즘은 자동차를 통제하는 신호 알고리즘과도 비슷한 구석이 있다.
특히, 도로 상황을 전혀 고려하지 않고 그냥 무조건 일정 간격으로 적록 신호를 주는 게 엘베로 치면 무식하게 홀/짝, 고/저를 나눈 것과 비슷하다.

모든 방향에서 차들이 엄청 많이 다닐 때는 묻지도 따지지도 말고 그렇게만 해도 충분히 공평하다. 그러나 차량 통행이 아주 적을 때도 그렇게 하면 쓸데없는 대기 시간이 길어져서 비효율적이고 불편하다.
그래서 작은 도로에서는 평소에는 적록 신호이다가 심야에는 황색 점멸로 신호가 바뀌어서 일말의 스마트함을 추구하기는 하는데.. 신호 종류가 바뀌는 기준은 그냥 밤 11시에서 아침 6시 사이처럼 미리 지정된, '하드코딩'된 시간대일 뿐인 게 좀 아쉽다.

그러니 미래에는 신호라는 것도 더 스마트하게 바뀌어야 하리라 생각된다. 아까 그 엘리베이터 분배 알고리즘에서 하던 고민이 그대로 적용된다. 트래픽이 많을 때와 적을 때의 전략이 서로 크게 달라지는데, 그 경계 판단을 잘 해야 한다.
그래서 운전자가 시험 든다거나 분노해서 신호를 위반하려는 충동을 느끼지 않게 해야 한다. (1) 다니는 차가 아무도 없는데 빨간불이어서 쓸데없이 멀뚱멀뚱 서 있는 것, 그리고 (2) "왜 나만 갖고 그래~ 왜 교차로마다 계속 신호에 걸리는 거야..?? 이런 걸 아주 없애지는 못하더라도 최소화해야 할 것이다.

좌회전을 위해서 비보호나 점멸 대신 감응 신호가 더 늘어나고, 교차로 건너편이 계속 막히고 있으면 애초에 파란불이 되지 않게 신호등이 더 똑똑해져야 할 것이다.
비보호를 대체하는 좌회전 감응 신호는 좌회전 차량이 요청하자마자 무작정 맞은편 방향을 틀어막는 게 아니다. 처음 20~30초 정도 동안은 맞은편에 차가 없어서 충분히 안전할 때만 파란불 신호를 준다. 그렇지 않고 너무 오랫동안 좌회전을 못 하고 있으면 그때에야 불가피하게 맞은편 방향을 막고 파란불 신호를 준다.

이전글에서 언급했던 것처럼 교차로 건너편에 차가 들어갈 자리가 없으면 우리 신호가 돌아왔더라도 파란불 신호를 주지 않는 것도 덤.. 꼬리물기도 원천 차단된다.
이런 스마트 신호 체계 하에서는 교통법규 위반 건수가 줄어들고 교통사고도 자연히 더 줄어들 것이다.

Posted by 사무엘

2023/04/03 08:35 2023/04/03 08:35
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