Các xe buýt đưa đón học sinh tại Boston, Mỹ - Ảnh: ROUTE-FIFTY
Duy trì đội xe buýt đưa đón học sinh là khoản chi rất lớn với các học khu tại Mỹ. Với riêng hệ thống trường công tại thành phố Boston (Boston Public Schools, gọi tắt là "BPS"), việc này ước tính tốn khoảng 2.000 USD/em mỗi năm.
Những thách thức đặc thù
Theo trang Route-fifty, những chiếc xe buýt màu vàng chở học sinh tại Boston gần như không thay đổi kể từ khi chúng được đưa vào sử dụng lần đầu năm 1939. Xe không đổi, nhưng các tuyến đường của chúng lại phải điều chỉnh quá nhiều trong hơn 80 năm qua do sự thay đổi về học sinh, trường học và sự phát triển của hạ tầng đường sá.
Việc thiết kế lộ trình di chuyển xe buýt của BPS liên quan tới những thách thức cụ thể và đặc thù của thành phố này. BPS cho phép phụ huynh được chọn điểm đưa, đón từ một danh sách gồm 10 lựa chọn khác nhau. Điều này nhằm giảm bớt sự bất bình đẳng có thể khiến một số học sinh bị cô lập so với các vùng xung quanh. Dĩ nhiên, nhiều lựa chọn hơn sẽ thuận tiện hơn cho họ, nhưng cũng vì thế mà các lộ trình của xe buýt cũng trở nên lòng vòng và phức tạp hơn.
Cộng thêm với những khó khăn đặc thù đó, PBS cũng là nơi cung cấp dịch vụ xe buýt đưa đón học sinh lớn hơn hầu hết các học khu khác của Mỹ. Mọi học sinh tiểu học nếu học tại trường cách nhà từ hơn 1 dặm (hơn 1,6km) trở lên đều có thể đi xe buýt để tới một trong số hơn 220 trường của học khu.
Thực tế có một số trường đón học sinh từ hơn 20 khu vực có mã vùng khác nhau. Thêm nữa, những trường này lại có giờ học bắt đầu khác nhau, trải dài từ 7h15 đến 9h30, theo đó hệ thống xe buýt sẽ phải di chuyển qua lại giữa rất nhiều trường để đón/trả học sinh.
Vì tất cả những điều đó, tới năm 2017, BPS đối mặt với những thách thức rất lớn về tài chính khi là học khu có mức chi phí cho giao thông đi lại cao nhất nước, khoảng 2.000 USD/em mỗi năm. Mức chi này chiếm khoảng 10% ngân sách hoạt động của toàn học khu và cứ tăng dần theo thời gian. Tình thế khó khăn buộc BPS phải "cầu cứu" tới các chuyên gia khoa học máy tính.
Giao diện ứng dụng Quantum - Ảnh: WBUR
Giải pháp công nghệ
Năm 2017, học khu ở Boston tổ chức cuộc thi tìm kiếm giải pháp cho vấn đề này, trong đó "các nhà nghiên cứu có thể thử nghiệm với những bộ dữ liệu của BPS đã được loại bỏ thông tin cá nhân để xây dựng những lộ trình hiệu quả và các thời điểm khởi hành tối ưu nhất cho mỗi trường".
Trong cuộc thi đó, nhóm của trung tâm nghiên cứu Operations Research Center của Viện Công nghệ Massachusetts đã giành chiến thắng với thuật toán Quantum.
Thuật toán này sử dụng các dịch vụ của ứng dụng bản đồ số Google Maps để tối ưu hóa các lộ trình xe buýt. Dĩ nhiên nhóm phát triển đã vận dụng sáng tạo ứng dụng Google Maps để phục vụ cho mục đích của họ, vì ứng dụng bản đồ số của Google được phát triển vốn dành cho xe hơi, và các xe buýt chở 70 người như xe buýt trường học không thể dễ dàng di chuyển theo cách của xe hơi, ví như nó không thể chỗ nào cũng quay đầu xe. Theo anh Arthur Delarue, thành viên của nhóm nghiên cứu, họ đã dành hàng trăm giờ đồng hồ để cùng phát triển giải pháp phần mềm này nhằm giải quyết một thách thức rất lớn.
Anh Arthur Delarue (trái) và anh Sebastien Martin chia sẻ với báo giới về giải pháp phần mềm giúp cải thiện hiệu quả hoạt động đưa đón học sinh của đội xe buýt của học khu Boston - Ảnh (tư liệu): WBUR
Trước khi thuật toán này ra đời, mỗi năm, một nhóm khoảng từ 6-8 người sẽ phải dành ra 4 tuần để hoàn thành các kế hoạch xây dựng lộ trình đưa đón học sinh bằng xe buýt của học khu cho gần 100.000 học sinh, trong đó có khá nhiều em có những nhu cầu cần được trợ giúp đặc biệt. Điều thú vị là chính nhóm chuyên viên phải xây dựng lộ trình theo cách thủ công đó đã là sự hỗ trợ rất lớn cho nhóm phát triển giải pháp công nghệ khi họ cùng xây dựng thuật toán Quantum.
Kể từ khi có Quantum, thuật toán này giúp giải quyết việc lên kế hoạch lộ trình cho các xe buýt chỉ trong 30 phút, từ đó mang lại lợi ích rất thiết thực vào việc nâng cao chất lượng đào tạo của các trường thuộc BPS. Thuật toán tạo ra một bản đồ lộ trình trên toàn hệ thống, làm tăng 20% hiệu quả đưa đón so với cách bố trí lộ trình thủ công.
Việc ứng dụng thuật toán Quantum đã giúp học khu giảm bớt được 50 chiếc xe buýt, tương ứng mức giảm 8% đội xe, một tỉ lệ đáng kể. Về tổng thể, trong năm học 2017-2018, đội xe buýt của BPS đã giảm bớt được khoảng 1 triệu dặm di chuyển so với lúc trước, lượng phát thải khí CO2 cũng đã giảm khoảng 20.000 pound mỗi ngày.
Các xe buýt đưa đón học sinh tại Boston, Mỹ - Ảnh: ROUTE-FIFTY
Duy trì đội xe buýt đưa đón học sinh là khoản chi rất lớn với các học khu tại Mỹ. Với riêng hệ thống trường công tại thành phố Boston (Boston Public Schools, gọi tắt là "BPS"), việc này ước tính tốn khoảng 2.000 USD/em mỗi năm.
Những thách thức đặc thù
Theo trang Route-fifty, những chiếc xe buýt màu vàng chở học sinh tại Boston gần như không thay đổi kể từ khi chúng được đưa vào sử dụng lần đầu năm 1939. Xe không đổi, nhưng các tuyến đường của chúng lại phải điều chỉnh quá nhiều trong hơn 80 năm qua do sự thay đổi về học sinh, trường học và sự phát triển của hạ tầng đường sá.
Việc thiết kế lộ trình di chuyển xe buýt của BPS liên quan tới những thách thức cụ thể và đặc thù của thành phố này. BPS cho phép phụ huynh được chọn điểm đưa, đón từ một danh sách gồm 10 lựa chọn khác nhau. Điều này nhằm giảm bớt sự bất bình đẳng có thể khiến một số học sinh bị cô lập so với các vùng xung quanh. Dĩ nhiên, nhiều lựa chọn hơn sẽ thuận tiện hơn cho họ, nhưng cũng vì thế mà các lộ trình của xe buýt cũng trở nên lòng vòng và phức tạp hơn.
Cộng thêm với những khó khăn đặc thù đó, PBS cũng là nơi cung cấp dịch vụ xe buýt đưa đón học sinh lớn hơn hầu hết các học khu khác của Mỹ. Mọi học sinh tiểu học nếu học tại trường cách nhà từ hơn 1 dặm (hơn 1,6km) trở lên đều có thể đi xe buýt để tới một trong số hơn 220 trường của học khu.
Thực tế có một số trường đón học sinh từ hơn 20 khu vực có mã vùng khác nhau. Thêm nữa, những trường này lại có giờ học bắt đầu khác nhau, trải dài từ 7h15 đến 9h30, theo đó hệ thống xe buýt sẽ phải di chuyển qua lại giữa rất nhiều trường để đón/trả học sinh.
Vì tất cả những điều đó, tới năm 2017, BPS đối mặt với những thách thức rất lớn về tài chính khi là học khu có mức chi phí cho giao thông đi lại cao nhất nước, khoảng 2.000 USD/em mỗi năm. Mức chi này chiếm khoảng 10% ngân sách hoạt động của toàn học khu và cứ tăng dần theo thời gian. Tình thế khó khăn buộc BPS phải "cầu cứu" tới các chuyên gia khoa học máy tính.
Giao diện ứng dụng Quantum - Ảnh: WBUR
Giải pháp công nghệ
Năm 2017, học khu ở Boston tổ chức cuộc thi tìm kiếm giải pháp cho vấn đề này, trong đó "các nhà nghiên cứu có thể thử nghiệm với những bộ dữ liệu của BPS đã được loại bỏ thông tin cá nhân để xây dựng những lộ trình hiệu quả và các thời điểm khởi hành tối ưu nhất cho mỗi trường".
Trong cuộc thi đó, nhóm của trung tâm nghiên cứu Operations Research Center của Viện Công nghệ Massachusetts đã giành chiến thắng với thuật toán Quantum.
Thuật toán này sử dụng các dịch vụ của ứng dụng bản đồ số Google Maps để tối ưu hóa các lộ trình xe buýt. Dĩ nhiên nhóm phát triển đã vận dụng sáng tạo ứng dụng Google Maps để phục vụ cho mục đích của họ, vì ứng dụng bản đồ số của Google được phát triển vốn dành cho xe hơi, và các xe buýt chở 70 người như xe buýt trường học không thể dễ dàng di chuyển theo cách của xe hơi, ví như nó không thể chỗ nào cũng quay đầu xe. Theo anh Arthur Delarue, thành viên của nhóm nghiên cứu, họ đã dành hàng trăm giờ đồng hồ để cùng phát triển giải pháp phần mềm này nhằm giải quyết một thách thức rất lớn.
Anh Arthur Delarue (trái) và anh Sebastien Martin chia sẻ với báo giới về giải pháp phần mềm giúp cải thiện hiệu quả hoạt động đưa đón học sinh của đội xe buýt của học khu Boston - Ảnh (tư liệu): WBUR
Trước khi thuật toán này ra đời, mỗi năm, một nhóm khoảng từ 6-8 người sẽ phải dành ra 4 tuần để hoàn thành các kế hoạch xây dựng lộ trình đưa đón học sinh bằng xe buýt của học khu cho gần 100.000 học sinh, trong đó có khá nhiều em có những nhu cầu cần được trợ giúp đặc biệt. Điều thú vị là chính nhóm chuyên viên phải xây dựng lộ trình theo cách thủ công đó đã là sự hỗ trợ rất lớn cho nhóm phát triển giải pháp công nghệ khi họ cùng xây dựng thuật toán Quantum.
Kể từ khi có Quantum, thuật toán này giúp giải quyết việc lên kế hoạch lộ trình cho các xe buýt chỉ trong 30 phút, từ đó mang lại lợi ích rất thiết thực vào việc nâng cao chất lượng đào tạo của các trường thuộc BPS. Thuật toán tạo ra một bản đồ lộ trình trên toàn hệ thống, làm tăng 20% hiệu quả đưa đón so với cách bố trí lộ trình thủ công.
Việc ứng dụng thuật toán Quantum đã giúp học khu giảm bớt được 50 chiếc xe buýt, tương ứng mức giảm 8% đội xe, một tỉ lệ đáng kể. Về tổng thể, trong năm học 2017-2018, đội xe buýt của BPS đã giảm bớt được khoảng 1 triệu dặm di chuyển so với lúc trước, lượng phát thải khí CO2 cũng đã giảm khoảng 20.000 pound mỗi ngày.
