Just Good CARMA : Comment nous favorisons une mobilité équitable et efficace

Le problème des embouteillages, c'est que personne ne veut y être, mais que tout le monde veut être sur la route. En réponse, certaines villes ont mis en place des voies express qui offrent aux usagers de la route la possibilité de payer un péage pour éviter les retards. D'autres ont créé des zones de congestion, essayant d'empêcher les conducteurs d'accéder aux zones les plus touchées en leur faisant payer un droit d'entrée. Toutefois, ces deux solutions favorisent de manière disproportionnée les riches, pour qui les redevances ne sont pas vraiment dissuasives. Des chercheurs de l'ETH Zurich et du PRN Automation ont mis au point une autre approche, qu'ils ont baptisée CARMA.

Le radeau ou le pont ?

"Avant que l'argent n'existe, les gens avaient l'habitude d'échanger des faveurs. D'une certaine manière, les économies des petits villages d'autrefois étaient basées sur le karma, la croyance que les bonnes actions envers les autres seraient réciproques dans le futur", explique Ezzat Elokda, auteur principal de l'étude.

"Ce système garantissait une répartition équitable de l'accès aux biens et services rares. Par exemple, dans une vieille ville coupée en deux par une rivière, un radeau pouvait être laissé au centre pour éviter aux habitants d'avoir à marcher jusqu'à un pont éloigné, les habitants étant libres de négocier l'utilisation équitable du radeau en fonction de leurs faveurs et de leur réputation. Tout le monde peut l'utiliser, mais le système s'effondre si quelqu'un tente d'exploiter le radeau à outrance pour son propre usage. Il n'y a pas de place pour l'égoïsme".

Mais dans la métropole d'aujourd'hui, où un réseau complexe de ressources publiques est partagé par des millions d'inconnus, c'est l'intérêt personnel qui l'emporte. Lorsque des millions de conducteurs font des choix individualistes basés sur leur propre commodité, comme prendre l'autoroute pour se rendre au travail, aucun usager de la route ne peut être blâmé pour avoir enlevé quoi que ce soit à un autre - mais l'embouteillage qui en résulte est préjudiciable à tout le monde.

Afin de permettre aux utilisateurs de ressources telles que les routes de partager les bénéfices de manière équitable, les chercheurs ont dû développer un cadre permettant aux utilisateurs de négocier indirectement les uns avec les autres. Ce cadre devait également servir de mémoire collective de la communauté pour garder une trace des faveurs échangées. L'équipe a donc formalisé ce qu'elle appelle l'économie du karma, sous la forme d'un modèle sophistiqué de théorie des jeux qui garantit mathématiquement un résultat équitable. Ils ont ensuite utilisé ce modèle pour concevoir un système automatisé d'attribution d'accès aux voies rapides sans paiement, qu'ils ont appelé CARMA.

Le Dr Carlo Cenedese, coauteur de l'étude, explique : "Chaque utilisateur d'un bien ou d'un service rare - dans ce cas, la voie express d'une autoroute - reçoit le même nombre initial de points CARMA. Chaque jour, les usagers peuvent enchérir sur leurs points pour accéder aux voies rapides. Ceux qui gagnent transfèrent leurs points à ceux qui n'ont rien à offrir et qui doivent donc emprunter les voies normales. Ainsi, grâce à ce processus automatisé, les perdants d'un jour obtiennent immédiatement de meilleures chances de succès lors du prochain tour d'enchères. Il protège la rareté de la ressource (de sorte que la voie express ne soit pas engorgée) sans privilégier les riches".

Grâce à des simulations approfondies, l'équipe a pu démontrer que son modèle CARMA ne fonctionne pas seulement en principe, mais qu'il offre également des avantages mesurables par rapport à un système de péage basé sur l'argent. "Non seulement notre modèle réduit la congestion dans la même mesure que les péages, mais il offre également un accès équitable aux voies rapides. En d'autres termes, il est juste et efficace", déclare Carlo.

Testé dans le monde réel

Pour tester CARMA dans la pratique, l'équipe a collaboré avec des architectes en Chine pour concevoir une installation artistique appelée "Chip-the-Trip" dans le cadre de la Biennale d'urbanisme et d'architecture de Shenzhen 2022 (Voir la vidéo ci-dessous pour un aperçu de l'installation). Comme l'explique le Dr Kenan Zhang, coautrice de l'étude, "nous intégrons le processus d'appel d'offres dans l'installation par le biais d'une application mobile. En entrant dans l'installation, les visiteurs sont invités à choisir entre trois modes de transport : la voiture particulière, les transports publics, la marche ou le vélo. Pour rapprocher l'expérience des conditions réelles, cinq scénarios de voyage différents, allant du trajet du matin en semaine à la réunion de famille du week-end, sont générés de manière aléatoire pour chaque visiteur".

Si les visiteurs choisissent de conduire, ils doivent passer par le processus d'enchères avec leur budget initial de points CARMA. Ceux qui optent pour les transports publics sont exemptés, et ceux qui se déplacent à pied ou à vélo accumulent des points pour leurs déplacements futurs. Selon le mode de transport choisi, les visiteurs se déplacent dans l'installation en empruntant différents chemins qui sont soutenus par des effets visuels et acoustiques correspondants. "Les données collectées via l'application nous donneront une première idée de la manière dont les gens réagissent au système de mobilité CARMA", explique Kenan.

Pendant les trois mois qu'a duré l'exposition, environ 200 visiteurs ont participé activement à l'exposition CARMA. Comme prévu, les visiteurs ont offert le plus grand nombre de points CARMA pour leurs trajets du matin (30 % du total des offres). Par ailleurs, la plupart des visiteurs ont choisi la marche pour des trajets de courte distance et/ou de loisirs (par exemple, du bureau au stade de sport le plus proche après le travail). Il est intéressant de noter que la concurrence la plus féroce n'est pas observée dans les trajets du matin, mais dans le scénario d'une sortie entre amis le vendredi. En outre, la répartition des offres CARMA est très variée : certains dépensent leurs points CARMA de manière agressive tandis que d'autres choisissent simplement de marcher la plupart du temps. Ces résultats donnent un aperçu de la diversité des préférences dans la société moderne et montrent que CARMA est un moyen équitable et efficace de tenir compte de ces préférences.

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Pour en savoir plus :

Les résultats de l'étude ont été présentés à la réunion annuelle 2023 du Transportation Research Board et à la conférence 2023 de l'INFORMS sur les sciences du transport et la logistique.

Le modèle économique de karma est décrit de manière générale ici.