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近日，香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院的吳辰曄教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合滴滴出行研究團(tuán)隊(duì)在A(yíng)CM SigSpatial 2021（International Conference on Advances in Geographic Information Systems）發(fā)表題為 “Efficiency or Fairness? Carpooling Design for Online Ride-hailing Platform in Transport Hubs at Midnight” 的文章。

1.?ACM SIGSPATIAL 介紹

ACM SIGSPATIAL會(huì)議被公認(rèn)為空間數(shù)據(jù)管理和地理信息系統(tǒng)（GIS）領(lǐng)域多學(xué)科交叉的頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議。會(huì)議在北美已成功舉辦了二十八屆（1993-2020年），旨在聚集空間數(shù)據(jù)和地理信息領(lǐng)域的研究人員、開(kāi)發(fā)人員、用戶(hù)和從業(yè)者，促進(jìn) GIS全方位的跨學(xué)科討論和研究。ACM SIGSPATIAL 2021是本會(huì)議歷史上首次在北美以外地區(qū)舉辦。本屆會(huì)議共收到152篇研究型論文投稿，其中34篇被全文接收，錄取率為22.4%。

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2. 研究背景

此項(xiàng)研究源于作者（吳辰曄教授）在一個(gè)炎熱的夏夜苦難般的體驗(yàn)：那個(gè)夜晚，在南京忙了一天，拖著疲憊的身體，我乘坐最后一班高鐵從南京前往北京南站，到達(dá)北京南站的時(shí)候地鐵已經(jīng)停運(yùn)，因此幾乎所有的乘客都在等待出租車(chē)或者網(wǎng)約車(chē)的到來(lái)。我也非常順利地叫到了車(chē)。然而明明車(chē)就在附近，卻由于車(chē)站設(shè)計(jì)的問(wèn)題，我在悶熱的北京南站車(chē)庫(kù)等待了半個(gè)小時(shí)（實(shí)際體感時(shí)間可能有一兩個(gè)小時(shí)，真是度日如年），總算等來(lái)了網(wǎng)約車(chē)。讓我萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到的是，由于北京南站的停車(chē)場(chǎng)實(shí)在是太過(guò)悶熱，致使這輛網(wǎng)約車(chē)引擎過(guò)熱，無(wú)法開(kāi)空調(diào)，我就只能萬(wàn)念俱灰地和司機(jī)接著排了大概半個(gè)小時(shí)的隊(duì)離開(kāi)北京南站。這件事情給我留下了巨大的心理陰影，自此之后，無(wú)論北京南站號(hào)稱(chēng)自己做了多少改進(jìn)，我再也沒(méi)有半夜到達(dá)過(guò)北京南站。

因此，和滴滴合作時(shí)，作者的第一個(gè)想法就是避免讓他人再體驗(yàn)上述糟糕的經(jīng)歷。在這個(gè)體驗(yàn)中，其實(shí)沒(méi)有太多調(diào)度的問(wèn)題，車(chē)是足夠的，要不然也不會(huì)這么快叫到車(chē)，因此，能夠提升的也只有大力開(kāi)展拼車(chē)服務(wù)了。拼車(chē)到底能提升多少效率呢？拼車(chē)的時(shí)候，如何保障乘客的公平性問(wèn)題（凡事總要有個(gè)先來(lái)后到）？這些問(wèn)題，就是這篇論文研究的背景。

3. 建模分析

如果大家熟悉排隊(duì)論，那么一定會(huì)想到，這個(gè)問(wèn)題的分析肯定會(huì)用到排隊(duì)論。不過(guò)排隊(duì)論的用法和一般的設(shè)定不甚相同。如果大家去考察北京南站的列車(chē)到達(dá)時(shí)刻表就會(huì)發(fā)現(xiàn)，地鐵大概是11點(diǎn)半停止運(yùn)營(yíng)（現(xiàn)在已經(jīng)延長(zhǎng)了運(yùn)營(yíng)時(shí)間），停止運(yùn)營(yíng)之后，有好幾輛車(chē)密集地到達(dá)，然后就沒(méi)有車(chē)到達(dá)了，所以乘客的到達(dá)，幾乎可以認(rèn)為是很短的時(shí)間，很多人到達(dá)，然后因?yàn)檐?chē)進(jìn)來(lái)接乘客非常擁堵，所以，可以簡(jiǎn)化為在所有人到達(dá)之前，沒(méi)有什么人離開(kāi)。因此，拼車(chē)服務(wù)，就變成了一個(gè)有點(diǎn)靜態(tài)的調(diào)度問(wèn)題。為什么說(shuō)有點(diǎn)靜態(tài)呢？其實(shí)到達(dá)的人數(shù)還是一個(gè)隨機(jī)變量，不過(guò)總體的等待時(shí)間，可以用排隊(duì)論中的busy period來(lái)刻畫(huà)。

4. 拼車(chē)策略

文章考察了三種拼車(chē)策略，一種是先到先走，也就是不管拼不拼車(chē)，反正誰(shuí)先來(lái)，誰(shuí)先走；如果兩個(gè)人拼車(chē)，那么就按照來(lái)得比較早的那個(gè)人的時(shí)間進(jìn)行排隊(duì)；第二種是拼車(chē)優(yōu)先，拼的人越多越優(yōu)先，相同的拼車(chē)人數(shù)就按照誰(shuí)先來(lái)誰(shuí)先走的原則；第三種是平均到達(dá)北京南站的時(shí)間，也就是說(shuō)兩個(gè)人拼車(chē)，那么整體排隊(duì)時(shí)候開(kāi)始計(jì)算的時(shí)間，就按照兩個(gè)人實(shí)際進(jìn)入隊(duì)列時(shí)間的平均值計(jì)算，這個(gè)方法看上去更公平一點(diǎn)。那么我們就來(lái)考察這三種拼車(chē)策略的效率和公平性。

大家不妨想一下，哪種拼車(chē)策略更好呢？

其實(shí)答案非常好猜，要是有一個(gè)簡(jiǎn)單的答案，哪有那么容易發(fā)頂會(huì)呢？所以答案一定是it depends。那么關(guān)鍵就是，決定的因素是什么？這個(gè)決定的因素，就是我們前面沒(méi)有強(qiáng)調(diào)的一個(gè)因素，到底有多少人愿意拼車(chē)！我們發(fā)現(xiàn)，在很多情況下，效率和公平是呈比例變化的，于是就有了下面這張美麗的圖。

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5. 作者簡(jiǎn)介

?本文通訊作者吳辰曄

香港中文大學(xué)（深圳）助理教授

吳教授長(zhǎng)期在姚期智院士指導(dǎo)下從事智能電網(wǎng)的前瞻性研究和核心技術(shù)推廣應(yīng)用，既有卓越的理論研究成果，又有殺手锏級(jí)應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際特色明顯。在理論研究上，他將計(jì)算科學(xué)的框架引入電力系統(tǒng)，解決電力系統(tǒng)難題：含高比例可再生能源的電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制難題、匹配系統(tǒng)物理特性的市場(chǎng)設(shè)計(jì)與市場(chǎng)監(jiān)管難題及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的高效系統(tǒng)控制難題。在學(xué)術(shù)成果影響力上，他早在2012年，由于創(chuàng)新性地在電力系統(tǒng)分析中引入網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究理念而獲得教育部學(xué)術(shù)新人的榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)；于2018年，由于在教改項(xiàng)目、網(wǎng)絡(luò)科學(xué)等一系列課程中做出突出貢獻(xiàn)，入選了首屆高校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)優(yōu)秀教師獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃，該計(jì)劃受教育部、國(guó)家自然科學(xué)基金委指導(dǎo)，旨在推動(dòng)中國(guó)本科計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量的整體提升。吳辰曄教授還于2013、2020年兩度獲得IEEE能源與電氣協(xié)會(huì)年會(huì)最佳論文獎(jiǎng)，于2012年獲得IEEE智能電網(wǎng)通信會(huì)議最佳論文獎(jiǎng)，于2020年榮獲CCF-滴滴蓋亞青年科學(xué)基金。

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