Ученые используют теорию игр для поиска и уничтожения опасного космического мусора

Космический мусор продолжает накапливаться на околоземной орбите. В настоящее время вокруг Земли движется более полумиллиона кусков мусора размером более одного сантиметра со скоростью более 22 000 миль в час. Каждая из этих частей может повредить или даже уничтожить спутники и другое оборудование, которое страны и компании используют, чтобы предоставить науку и услуги людям на земле. Это большая проблема, которую ни одно правительство или компания не хотят решать в одиночку.

Творческие люди, решающие проблемы, разработали бесчисленное множество нелепых стратегий для борьбы с космическим мусором, угрожающим нашим приборам и космическим кораблям: даже существует план по созданию орбитальных гарпунов и инициатива по лазерам. Но исследователи из Университета Ливерпуля имеют немного менее радостный подход. Их план состоит в том, чтобы смягчить и исправить орбитальный мусор, используя математику, особенно теорию игр.

Теория игр - это процесс использования математического моделирования для решения конкретной проблемы или набора проблем. Многое из этого связано с пониманием того, как оценивать вероятность и риск в контексте решений. Хотя теория игр в основном используется для объяснения экономики и политики, она оказывается полезной всякий раз, когда логика движется к разрешению.

Соответствующая идея теории игр в данном конкретном случае - «трагедия общего достояния», фраза, которую вы, вероятно, слышали в обсуждении публичной политики. Идея состоит в том, что, когда разрозненные группы или отдельные лица полагаются на один и тот же ресурс, они часто не управляют им согласованно, что приводит к ухудшению.

Это, по сути, суть проблемы, создаваемой орбитальным мусором. Орбита Земли является важной областью, которую используют промышленность и правительства во всем мире. Но каждый предпочел бы, чтобы другая организация приняла меры, поэтому им не придется оплачивать счета. Конечно, если все так думают и рассматривают орбитальный мусор как игру с курицей, никто не будет действовать. По мере того как проблема усугубляется, вероятность того, что эти фрагменты мусора повредят другие объекты, возрастает, равно как и вероятность того, что последующее разрушение создает больше мусора. Общие расходы растут на каждый.

Введите компьютерный ученый Карл Tuyls и его команда в университете Ливерпуля. При поддержке Европейского космического агентства группа рассматривает вопрос о том, какие оптимальные меры по устранению космического мусора будут предпринимать агентства и правительства всего мира. Тьюлс надеется, что сложное математическое моделирование поможет продемонстрировать, как разные объекты могут играть пропорциональную роль в устранении образования новых обломков, а также вкладывать средства в интеллектуальные технологии, которые могут реально способствовать уменьшению количества этого мусора. Они хотят организовать простых людей, чтобы спасти общее достояние.

Команда Ливерпуля использует тот факт, что технология делает это много проще применить теорию игр в самых разных ситуациях. По сути, команда разрабатывает различные автоматизированные компьютерные программы, выступающие в роли доверенных лиц для различных правительств и предприятий, которые заинтересованы в том, чтобы увидеть безопасную орбиту Земли. Эти программы могут быть спроектированы так, чтобы принимать черты, которые лучше имитируют более иррациональные аспекты принятия решений человеком.

«Это позволит нам лучше понять, как могут работать разные стратегии удаления мусора, и определить лучшие для разных игроков», - недавно написал Тьюлс в статье для Разговор, «Например, каждый игрок может взять на себя обязательство удалять один кусок мусора каждый год, или количество частей, пропорциональное количеству новых спутников, которые запускает игрок. Теория игр может в основном сказать нам, можем ли мы ожидать, что такие стратегии станут результатом заинтересованного взаимодействия между вовлеченными сторонами ».

Туйлс надеется, что конечный результат даст этим «игрокам» информацию, которая им необходима, чтобы объединиться в группу и, наконец, принять меры, чтобы избежать трагедии. Влечет ли это за собой широкую сеть, которая просто захватит весь мусор, окружающий планету током электричества, или что-то более скромное, еще неизвестно.