Bauxite Việt Nam

Nguyễn Ngọc Chu 

Mở rộng đường giao thông ven Hồ Tây, hay xây thêm tuyến đường mới dọc đê sông Hồng, không đồng nghĩa với việc giao thông sẽ được cải thiện. Trong nhiều trường hợp, kết quả có thể ngược lại: các tuyến đường mới thu hút thêm lưu lượng xe từ nhiều khu vực khác đổ về, làm gia tăng ùn tắc tại chính các tuyến này và tại các nút giao kết nối.

“Thêm đường thêm tắc” là một nghịch lý trong lý thuyết giao thông và kinh tế học đô thị, được nhà toán học người Đức Dietrich Braess chứng minh và công bố vào năm 1968 gọi là Nghịch lý Braess (Braess's Paradox):

“Trong một mạng lưới giao thông mà mỗi người tham gia đều tự chọn tuyến đường để tối thiểu hóa thời gian đi của mình (cân bằng Nash), việc bổ sung thêm một tuyến đường hoặc tăng năng lực của mạng lưới có thể làm cho thời gian di chuyển của tất cả mọi người tăng lên; ngược lại, việc loại bỏ một tuyến đường đôi khi lại làm giảm thời gian di chuyển chung” [1,2,3].

Cân bằng Nash (Nash equilibrium) là một khái niệm cốt lõi trong Lý thuyết trò chơi (Game Theory), được đặt theo tên của nhà toán học người Mỹ John Forbes Nash Jr [4]:

“Một trạng thái trong một trò chơi (gồm hai hoặc nhiều người chơi) được gọi là ‘Cân bằng Nash’ nếu không có người chơi nào có thể thu được lợi ích cao hơn bằng cách thay đổi chiến lược của riêng mình, trong khi tất cả các người chơi khác vẫn giữ nguyên chiến lược của họ”.

‘Cân bằng Nash’ là một tình thế trong trò chơi (hoặc một tình huống thực tế) mà ở đó:

- Không ai muốn thay đổi: Tất cả người chơi đều chọn chiến lược tối ưu nhất cho mình, dựa trên việc dự đoán hành động của những người chơi khác.

- Không thể tự ý đơn phương thay đổi: Nếu chỉ có một người duy nhất thay đổi quyết định của mình (trong khi những người khác giữ nguyên), người đó sẽ nhận về kết quả tệ hơn hoặc không có thêm lợi ích gì.

John Nash [5] đã chứng minh rằng: “Mọi trò chơi có số lượng người chơi hữu hạn và số lượng chiến lược hữu hạn luôn tồn tại ít nhất một ‘Cân bằng Nash’”.

Nhờ phát hiện mang tính cách mạng này, John Nash đã được trao Giải Nobel Kinh tế vào năm 1994 (đồng nhận với Reinhard Selten và John Harsanyi) vì những đóng góp tiên phong trong việc phân tích trạng thái cân bằng trong lý thuyết trò chơi phi hợp tác.

Áp dụng ‘Cân bằng Nash’ vào quy hoạch giao thông, Dietrich Braess đã đưa ra trường hợp mở thêm tuyến đường mới làm thời gian giao thông tăng lên chứ không giảm đi. 

Dietrich Braess đã dẫn ra thí dụ cụ thể cho trường hợp 4000 xe đi từ A đến D theo 2 tuyến đường: tuyến 1 đi qua B: A-B-D và tuyến 2 đi qua C: A-C-D. Sau đó là mở thêm tuyến đường mới nối B-C.

Dietrich Braess giả thiết thời gian đi đoạn đường rộng A-B và C-D mất 45 phút. Còn thời gian đi đoạn đường hẹp B-D và A-C cần X/100 phút, với X là số lượng xe đi trên đoạn đường này.

Braess đã chứng minh rằng tồn tại ‘Cân bằng Nash’ thứ nhất: Mọi tài xế đều mất 65 phút để đi từ A-D, mỗi tuyến có 2000 xe. Không ai có thể đơn phương đổi ngả để đi nhanh hơn, vì nếu tự ý chuyển sang ngả kia, ngả đó sẽ lên 2 001 xe và thời gian của họ sẽ tăng thành 65,01 phút. 

Khi mở thêm tuyến đường mới B-C thì tồn tại ‘Cân bằng Nash’ thứ hai: thời gian đi từ A-D mất 80 phút.

Mô hình toán học trực quan của Braess đã minh họa rằng mở thêm tuyến đường mới B-C đã phá vỡ ‘Cân bằng Nash’ cũ (65 phút) và đẩy hệ thống vào một ‘Cân bằng Nash’ mới tệ hơn (80 phút).

Ví dụ thực tiễn của nghịch lý Braess

Braess's Paradox đã được quan sát hoặc vận dụng trong nhiều thành phố. Lấy 3 ví dụ như dưới đây.

Stuttgart (Đức)

Các nhà nghiên cứu mô phỏng và đánh giá mạng giao thông Stuttgart, cho thấy: khi đóng một số tuyến kết nối, tổng thời gian di chuyển của mạng có thể giảm; khi mở lại các kết nối đó, thời gian trung bình lại tăng. Một số thay đổi trong mạng lưới đường đã cho kết quả phù hợp với dự đoán của nghịch lý Braess [6]. Sự kiện thực tế tại Stuttgart vào năm 1969 được ghi nhận là trường hợp thực tế đầu tiên chứng minh Nghịch lý Braess.

Seoul (Hàn Quốc)

Sau khi dỡ bỏ đường cao tốc Cheonggyecheon và khôi phục dòng suối, lưu lượng giao thông không sụp đổ như nhiều người dự đoán; trong nhiều khu vực, giao thông còn được cải thiện nhờ sự phân bố lại lưu lượng và tăng sử dụng giao thông công cộng [7]. 

New York (Mỹ)

Việc đóng một số tuyến đường trong các giai đoạn thử nghiệm hoặc sự kiện đặc biệt từng cho thấy lưu lượng được phân bố lại mà không làm tình trạng chung xấu đi, dù mức độ phù hợp với nghịch lý Braess phụ thuộc từng trường hợp [8]. 

Nghịch lý Braess đã chỉ ra rằng việc thêm một tuyến đường mới vào mạng lưới giao thông đôi khi không giúp xe đi nhanh hơn, mà ngược lại còn làm tăng tổng thời gian di chuyển của tất cả mọi người.

Bài học cho Hồ Tây và Đại lộ sông Hồng 

Việc mở rộng đường ven hồ Tây hay thêm tuyến đường mới của Trục đại lộ sông Hồng phải dựa trên mô hình khoa học và phân tích hệ thống, chứ không chỉ dựa vào giả định rằng "càng nhiều đường thì càng ít ùn tắc". Định luật Braess cho thấy không thể đánh giá một dự án giao thông chỉ bằng trực giác. Mọi thay đổi của mạng lưới phải được mô phỏng và phân tích trên toàn hệ thống, vì tác động của một tuyến đường mới có thể lan truyền đến nhiều tuyến khác.

Trong một hệ thống đô thị có tính liên kết cao, việc bổ sung hoặc loại bỏ một thành phần (đường, cầu, ga, nút giao...) có thể tạo ra những tác động ngược với trực giác. Mọi quyết định quy hoạch cần được đánh giá trên cơ sở mô hình hóa và phân tích toàn hệ thống, thay vì chỉ dựa trên lợi ích cục bộ của từng dự án.

Các nhà lãnh đạo phải xử lý một khối lượng công việc rất lớn và nhiều lĩnh vực khác nhau, nên không thể tự mình thẩm định sâu cơ sở khoa học của từng dự án. Các quyết định thường dựa trên hồ sơ, báo cáo, ý kiến của các cơ quan tham mưu, các chuyên gia, cùng với kinh nghiệm và sự cân nhắc tổng thể của người lãnh đạo. Chính vì vậy, trách nhiệm của các nhà quy hoạch đô thị và đội ngũ tư vấn là phải bảo đảm mọi đề xuất đều được xây dựng trên cơ sở khoa học vững chắc, có luận chứng rõ ràng, được phản biện khách quan trước khi trình cấp có thẩm quyền xem xét và quyết định.

QUY HOẠCH ĐÔ THỊ phải tuân thủ tính khoa học, dựa trên nhiều trụ cột. Trong đó có 3 trụ cột quan trọng là: 

1. TOÁN HỌC TỐI ƯU – chứng minh tồn tại các phương án tốt hơn hoặc kém hơn trong những ràng buộc cụ thể; 

2. LÝ THUYẾT MẠNG – xác định vị trí, chứng minh hiệu quả của giao thông, cấp điện, cấp nước và thông tin phụ thuộc vào cấu trúc toàn mạng, không chỉ từng công trình riêng lẻ; 

3. KHOA HỌC HỆ THỐNG – chứng minh đô thị là hệ thống động, có phản hồi, phụ thuộc lịch sử phát triển và chịu ảnh hưởng dài hạn của các quyết định hiện tại. 

Ba nền tảng này là cơ sở khoa học được sử dụng rộng rãi trong quy hoạch đô thị hiện đại trên thế giới. Nhưng ở nước ta, dường như ít được nhắc đến.

TBT CTN Tô Lâm đã nhiều lần nhấn mạnh vai trò đặc biệt quan trọng của khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo đối với sự phát triển của đất nước. Nhưng trong quản lý ở cấp độ địa phương, nhất là khi quyết định các dự án quy mô lớn, vẫn chưa thấy cơ sở khoa học được thể hiện và công khai một cách rõ ràng. Đây là điều rất đáng suy ngẫm.

Vũ trụ vận hành – từ hạt cơ bản đến thiên hà bao la – đều có căn nguyên khoa học. Càng là những quyết định có tác động sâu rộng đến sự phát triển của một địa phương và cuộc sống của hàng chục vạn người dân thì càng cần được xây dựng trên các luận chứng khoa học vững chắc, được phân tích, phản biện và đánh giá khách quan. Nếu thiếu nền tảng khoa học, nguy cơ phát sinh những hệ lụy nghiêm trọng ngoài mong muốn là điều không thể xem nhẹ.

Đề cao khoa học và công nghệ không chỉ dừng lại ở những phát biểu trong các hội nghị, mà phải được thể hiện bằng những quyết định cụ thể trong thực tiễn quản lý, đặc biệt đối với các dự án có ảnh hưởng lâu dài đến tương lai của địa phương và đất nước.

*

TÀI LIỆU DẪN

[1] Braess, D. (1968). Über ein Paradoxon aus der Verkehrsplanung. Unternehmensforschung (Về một nghịch lý trong quy hoạch giao thông. Vận trù học,) 12, 258 - 268. 

[2] Braess, D., Nagurney, A., & Wakolbinger, T. (2005). On a Paradox of Traffic Planning. Transportation Science, 39 (4), 446 - 450. 

[3] Sheffi, Y. (1985). Urban Transportation Networks: Equilibrium Analysis with Mathematical Programming Methods. Prentice Hall. 

[4] John F. Nash. Equilibrium Points in n-Person Games, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), 1950 (Tập 36, Số 1, Trang 48 - 49).

[5] John Nash. Non-Cooperative Games, Annals of Mathematics, 1951 (Tập 54, Số 2, Trang 286 - 295).

[6] Knödel, W. Các phương pháp lý thuyết đồ thị và ứng dụng của chúng, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg, 1969.

[7] Seoul Development Institute (2006), The Restoration of Cheonggyecheon and Urban Regeneration. 

[8] Youn, H., Gastner, M. T., & Jeong, H. (2008). Price of Anarchy in Transportation Networks: Efficiency and Optimality Control. Physical Review Letters, 101 (12), 128701. 

N.N.C.

Tác giả gửi BVN