Naukowcy używają teorii gier do poszukiwania i niszczenia niebezpiecznych kosmicznych gruzu

Kosmiczne śmieci nadal gromadzą się na orbicie Ziemi. Obecnie jest ponad pół miliona kawałków śmieci większych niż jeden centymetr pędzących wokół Ziemi z prędkością ponad 22 000 mil na godzinę. Każdy z tych fragmentów może uszkodzić lub nawet zniszczyć satelity, a inne kraje i firmy, które używają sprzętu, dostarczają ludziom nauki i usług z powrotem na ziemię. To duży problem, którego żaden rząd ani firma nie chce rozwiązać samodzielnie.

Twórcze rozwiązywanie problemów wywołało niezliczone strategie, wiele śmiesznych, w radzeniu sobie z kosmicznym śmieciem zagrażającym naszym instrumentom i statkom kosmicznym: istnieje nawet plan stworzenia orbitalnych harpunów i inicjatywy laserów. Jednak naukowcy z University of Liverpool mają nieco mniej wyzwalające podejście. Ich plan polega na łagodzeniu i naprawianiu gruzu orbitalnego za pomocą matematyki, a konkretnie teorii gier.

Teoria gier jest procesem wykorzystywania modelowania matematycznego do rozwiązania konkretnego problemu lub zestawu problemów. Wiele z tego ma związek ze zrozumieniem, jak oceniać prawdopodobieństwo i ryzyko w kontekście decyzji. Podczas gdy teoria gier jest głównie używana do wyjaśniania ekonomii i polityki, okazuje się pomocna, gdy logika dąży do rozwiązania.

Odpowiednia idea teorii gier w tym konkretnym przypadku to „tragedia dóbr wspólnych”, wyrażenie, które prawdopodobnie usłyszeliście w dyskusji na temat polityki publicznej. Chodzi o to, że gdy odmienne grupy lub osoby polegają na tym samym zasobie, często nie radzą sobie z nimi w koncercie i następuje pogorszenie.

Zasadniczo jest to sedno problemu stwarzanego przez szczątki orbity. Ziemska orbita jest niezbędnym obszarem, którego używają przemysł i rządy na całym świecie. Ale każdy wolałby, aby inna organizacja podjęła działania, więc nie muszą płacić rachunku. Oczywiście, jeśli wszyscy myślą w ten sposób i traktują szczątki orbity jak grę w kurczaka, nikt nie podejmie działań. W miarę jak problem się pogarsza, prawdopodobieństwo, że te fragmenty gruzu uszkodzą inne obiekty, wzrasta - podobnie jak prawdopodobieństwo, że wynikające z tego zniszczenie spowoduje powstanie większej ilości gruzu. Całkowite koszty rosną każdy.

Wejdź do informatyka Karla Tuylsa i jego zespołu na Uniwersytecie w Liverpoolu. Grupa, wspierana przez Europejską Agencję Kosmiczną, stara się określić, jakie optymalne rodzaje działań związanych z usuwaniem ze strony agencji i rządów na całym świecie będą miały do ​​czynienia ze śmieciami kosmicznymi. Tuyls ma nadzieję, że złożone modelowanie matematyczne pomoże wykazać, w jaki sposób poszczególne podmioty mogą odgrywać proporcjonalną rolę w pomaganiu w eliminowaniu produkcji nowych śmieci, a także inwestowaniu w inteligentną technologię, która może rzeczywiście przyczynić się do zmniejszenia ilości tych śmieci. Chcą zorganizować pospólstwo, aby ocalić dóbr wspólnych.

Drużyna Liverpoolu wykorzystuje fakt, że technologia to czyni dużo łatwiejsze zastosowanie teorii gier do szerokiej gamy sytuacji. Zespół zasadniczo buduje różne zautomatyzowane programy komputerowe działające jako serwery pośredniczące dla różnych rządów i przedsiębiorstw, które mają udział w oglądaniu bezpiecznej orbity Ziemi. Programy te można zaprojektować tak, aby uwzględniały cechy, które lepiej naśladują bardziej irracjonalne aspekty podejmowania decyzji przez człowieka.

„Dzięki temu będziemy mogli lepiej zrozumieć, w jaki sposób mogą działać różne strategie usuwania zanieczyszczeń i określić najlepsze dla różnych graczy”, napisał niedawno Tuyls. Rozmowa. „Na przykład, każdy gracz może zobowiązać się do usunięcia jednego kawałka gruzu każdego roku lub liczby sztuk proporcjonalnej do liczby nowych satelitów, które uruchamia gracz. Teoria gier może w zasadzie powiedzieć nam, czy możemy spodziewać się, że takie strategie będą wynikały z interakcji zainteresowanych stron między sobą ”.

Tuyls ma nadzieję, że końcowy rezultat da tym „graczom” informacje, których potrzebują, aby zebrać się w grupę i wreszcie podjąć działania w celu uniknięcia tragedii. Niezależnie od tego, czy wiąże się to z rzuceniem szerokiej sieci, która po prostu pochwyci wszystkie szczątki, otaczając planetę prądem elektrycznym, czy coś nieco bardziej skromnego, pozostanie do zobaczenia.