С помощью мобильных телефонов американские учёные выявили законы перемещения людей

Исследователи из Северо-Восточного университета (Northeastern University) в Бостоне, штат Массачусетс (США), определили общие законы человеческих перемещений, используя сотовые телефоны. Американские учёные полгода отслеживали повседневные перемещения владельцев мобильных телефонов, чтобы выяснить, каким закономерностям они подчиняются. Результаты работы группы исследователей, опубликованные в журнале Nature, показывают, что «траектории» всех людей, независимо от образа жизни, можно свести к очень простой модели: список пунктов, где в тот или иной момент находится тот или иной человек, почти всегда невелик, а люди обычно не удаляются от дома на большие расстояния.

Автор проекта — Альберт-Ласло Барабаси (Albert-Laszlo Barabasi) и его коллеги по эксперименту — Марта Гонсалес (Marta C. Gonzalez) и Сезар Идальго (Cesar A. Hidalgo) — обратились к одному из крупных операторов мобильной связи, который на анонимных основаниях предоставил им информацию о том, какие базовые станции принимали сигналы мобильных телефонов 100 тыс. пользователей в течение шесть месяцев. Из соображений конфиденциальности название оператора мобильной связи не раскрывается, как и то, и в какой стране проводилось исследование.

Учёные провели два типа экспериментов. В первом случае они наблюдали за владельцами 100 тыс. телефонов, выбранных наугад из 6 млн. человек, собирая информацию о местонахождении владельца телефона, когда тот отправлял или получал SMS-сообщения или звонки. Во второй серии экспериментов учёные следили за перемещением владельцев 206 мобильных телефонов, в которых были встроены передатчики. Данные записывались каждые два часа в течение двух недель. По словам исследователей, результаты анализа обоих массивов информации совпали.

Обработав полученную информацию, исследователи определили, что для большинства людей характерен один и тот же тип передвижений: они регулярно совершают путешествия на небольшие расстояния по одному и тому же маршруту и иногда перемещаются на значительные расстояния от дома. Первый тип перемещений в большинстве случаев, вероятно, соответствует поездке на работу, а второй — путешествиям во время отпуска. Кроме того, большинство людей за обычный день покрывает (в том числе при помощи транспортных средств) расстояние от 5 до 10 километров, и только отдельные индивидуумы покрывают большие расстояния за короткое время.

«Мы выяснили, что в отличие от предсказанных теорией случайных траекторий, описываемых как «случайные блуждания Леви» (прим: по имени французского математика Поля-Пьера Леви), реальные траектории людей отличаются высокой степенью временной и пространственной регулярности. Каждый человек характеризуется независимой от времени дистанцией путешествий и высокой вероятностью возвращения в немногие очень часто посещаемые места, — пишут авторы исследования. — Это означает, что, несмотря на различия в истории перемещений, люди следуют достаточно простой и воспроизводимой модели».

С одной стороны может показаться, что в этих данных нет ничего необычного, но с другой стороны, до сих пор у исследователей не было возможности столь детально изучить перемещения людей в городском пространстве, и ни в одном исследовании не было доказано, что большинство людей перемещаются именно так. Раньше, чтобы собрать информацию, которая прольет свет на передвижения больших групп людей, учёные пытались использовать замысловатые формулы, предсказывающие поведение человека. «В действительности мы почти ничего не знаем о маршрутах передвижения людей, — говорит Альберт-Ласло Барабаси. — Если рассматривать популяцию в целом, нет никакой возможности изучить передвижения отдельных людей, потому что их нельзя отследить. Но теперь мы это сделали благодаря мобильными телефонам, которые люди постоянно носят с собой». Учёные утверждают, что их выводы, свидетельствующие, что люди подвластны сходным закономерностям вне зависимости от того, какие расстояния они преодолевают, малые или большие, могут открыть новые горизонты в таких областях, как городское планирование, компьютерное моделирование для разработки эффективных методов действий в чрезвычайных ситуациях, предупреждение распространения эпидемий и так далее. Исследователи считают, что следующая их задача — изучить все факторы, которыми обусловлены эти закономерности.

Учёные и раньше пытались изучать передвижения человека, но делали это при помощи опросов либо навигационных GPS-технологий, которые весьма дорогостоящи в использовании. Применялись и другие, более экзотческие методики, такие как, например, отслеживание пути долларовых купюр. Эта технология работает с помощью веб-сайта WheresGeorge.com, позволяющего отслеживать определённую банкноту. На сегодняшний день пользователям сайта WheresGeorge.com удалось вычислить маршрут передвижения почти 130 млн. купюр по всему миру.

Интересно, что результаты группы Альберта-Ласло Барабаси полностью совпали с выводами проведённого в 2006 году эксперимента, в котором была предпринята попытка охарактеризовать рисунок миграции людей с помощью банкнот. Исследователи под руководством профессора физики Дирка Брокманна (Dirk Brockmann) из Северо-западного университета (Northwestern University) в Иллинойсе (ранее он работал в Германии, в институте Макса Планка) проследили перемещения более полумиллиона купюр достоинством в $ 1 в течение пять лет. Они выяснили, что перемещения людей, как и долларовых купюр, соответствуют модели «случайных блужданий Леви». Но из-за того, что банкноты путешествовали от человека к человеку и редко оставались в кошельке надолго, исследователи получили лишь общую картину перемещений. По словам Дирка Брокманна, который выступил рецензентом статьи Альберта-Ласло Барабаси и его коллег, новый эксперимент «ответил на ряд вопросов об индивидуальных перемещениях, которые нельзя было отследить с помощью банкнот». Он отметил, что начинал читать статью с некоторым трепетом: «Я сказал: надеюсь, что из неё не следует, что наши выводы совершенно неверны». Однако, по словам Брокменна, он был «очень рад увидеть, что результаты двух исследований совпадают, хотя схемы передвижений основывались на данных совершенно иного рода».

У некоторых экспертов возникли вопросы относительно законности проведённого исследования. Так, во многих странах слежка за человеком без уведомления является незаконной. Однако учёные уверяют, что соблюли все этические и правовые нормы. По словам исследователей, они воспользовались информацией, законность получения которой может вызвать сомнения, только после того, как все данные, с помощью которых можно узнать имена конкретных лиц, были пропущены через скремблер. Тем не менее, пишут учёные, перемещения людей в пространстве настолько подвержены рутине, что, исходя из схем движения, выстраивающихся при анализе данных, «можно вычислить, с какой вероятностью владелец телефона появится в той или иной точке».

Хотя масштаб работы бостонских учёных беспрецедентен, сам по себе анализ передвижений людей при помощи мобильных телефонов проводится не впервые. Так, эксперты из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) пользовались похожей методикой, когда конструировали действующую в режиме реального времени модель движения транспорта в Риме. Аналогичным образом корпорация Microsoft исследует возможность применения мобильных данных для расчёта оптимального маршрута между домом и работой. Британский регулятор телеком-рынка Ofcom планирует использовать мобильные телефоны для сбора данных о качестве беспроводного интернет-доступа в различных районах Соединённого Королевства. Подобные системы и проекты будут развиваться и дальше, поскольку исследователи и представители бизнеса находят все новые возможности использования данных, стекающихся к мобильным операторам, полагают эксперты.