Все свои: как работает главный навигационный сервис России

Когда-то давно добраться из одной части города в другую было настоящим квестом. Особенно если район незнакомый: изучи бумажный атлас, продумай и запомни маршрут, попробуй не потеряться и избежать пробок. С развитием интернета и появлением GPS-навигации стало проще, но всё равно на первых порах ориентирование на местности для автомобилистов считалось той ещё задачкой. Реально изменило ситуацию появление Яндекс Карт — без преувеличения знакового для России сервиса, которым пользуется практически каждый. В очередном выпуске «Все свои» мы поговорили с ведущим менеджером продукта Артёмом Звягиным, который непосредственно участвовал в становлении успешного проекта.

2004 год: Android — это всё ещё стартап по разработке операционных систем для цифровых фотоаппаратов, до появления iPhone остаётся три года, мобильные телефоны передают файлы через инфракрасный порт, компьютеры на Pentium 4 позволяют играть в знаменитый Half-Life 2, а в Тольятти запускают в серию Lada Kalina. В это время появляются первые Яндекс Карты — благодаря запросам пользователей поиска, которые пытались найти себя на незнакомой местности и понять, что расположено вокруг (из разряда: «Басманная улица — где это?»). 

По большому счёту это были те же самые книжки-атласы, которые водители возили в бардачках, просто оцифрованные. Работали они, конечно, только на компьютерах: бруски-телефоны с крошечными экранами не тянули такие задачи, да и технологии не позволяли их реализовать. Отдельные GPS-навигаторы стоили дорого, карты отличались неточностью, редко обновлялись, да и в целом пользоваться ими было не особо удобно. Как и первыми мобильниками со встроенными GPS-модулями, которые долго «прогревались» и искали сигнал. 

«Удивительное дело, когда появились Nokia на Symbian с первыми программами для навигации, я не понимал, зачем ими пользоваться. Город, где я рос, был маленький, и я примерно всё в нём знал, за пределы не выезжал. А когда такая возможность появилась, уже стали доступны КПК — со стилусом, на Windows… Появились отдельные навигаторы, которые можно было на стекло прилепить и поехать с ними. С теплом вспоминаю те моменты: я тогда ещё водить не мог, но был штурманом. Навигатор работал с перебоями, поэтому нужно было сидеть и подсказывать маме с папой — вот тот поворот!» — вспоминает Артём Звягин.

Сценарий использования Карт изначально был один: заранее найти адрес, продумать маршрут или распечатать схему проезда. По сути, единственное отличие от бумажного атласа дорог заключалось в том, что отыскать нужную конечную точку, станцию метро или организацию можно было на домашнем компьютере. Быстрее и чуть проще, чем пользоваться оглавлением физической карты, но всё равно ещё очень далеко от настоящего удобства. 

Как Карты стали показывать пробки

Оцифрованных карт городов в то время было немного (в основном Москва и Санкт-Петербург), и они не стыковались друг с другом. Постепенно сервис развивался: стали появляться изображения сложных развязок в виде отдельных картинок, перерисовывалась уличная сеть, населённые пункты соединялись. Ну а следующим этапом логично виделось отображение пробок.

«Я помню один из первых своих Андроидов: это был какой-то Phillips, который очень долго прогревал свой GPS. Чтобы определить местоположение, надо было или долго ждать, или запустить отдельное приложение, чтобы всё-таки что-то начало обновляться. Со временем таких телефонов становилось больше, и с этим уже можно было работать. Появилась возможность получать сигналы от пользователей, потому что хоть какой-то мобильный интернет начал появляться у людей. Можно было смотреть, как человек перемещается и где он сейчас, то есть следить за обезличенными сигналами от пользователей», — рассказывает Артём.

Информацию о пробках пытались собирать разными способами. Субъективные оценки корреспондентов, сообщавших о заторах по радио, не годились (медленно, ненадёжно, мало данных), а собственные эксперименты Яндекса на первых этапах тоже не предоставляли качественной картины. Например, компания закупила специальные GPS-трекеры, которые раздавала водителям, собирая статистику о местоположении, скорости и маршруте. Но качество треков, записываемых устройствами, оказалось неудовлетворительным, и от них быстро отказались. 

Как ни странно, история Яндекс Пробок началась с пейджинговой компании «СМИ-Линк», которая в 2006 году установила около сотни видеокамер на основных магистралях столицы. Изображение с них анализировали эксперты: они должны были предсказать, где и насколько сильно могут растянуться заторы — фактически на тот момент всё обрабатывалось исключительно вручную. Эту информацию планировалось рассылать пользователям на пейджеры, как бы сейчас сказали, «по подписке». 

Идеей заинтересовался Яндекс, который хотел интегрировать информацию о пробках в Карты, и купил подразделение «СМИ-Линка». И многие аналитики, разработчики и менеджеры той компании до сих пор работают в деле. 

Развивать идею с камерами было невыгодно и слишком сложно. К тому же постепенно начали появляться более продвинутые мобильные телефоны. К 2008 году в режиме бета-тестирования выпустили приложение для устройств на Symbian, Windows и Java  — Пробки 2.0. На его разработку ушло около года. 

Пользователям предлагали на добровольной основе передавать информацию о средней скорости проезда по тем или иным улицам города Яндексу, тем самым помогая другим водителям узнать о реальной ситуации на дорогах. Тогда и появились знаменитые отрисовки пробок — красные, жёлтые и зелёные маркеры.

Примерно так же, но в более продвинутой форме это работает и сейчас: обезличенные данные о движении пользователя передаются со смартфона во время работы приложения. Они идут в общую базу, агрегируются на сервере, где считается средняя скорость, а специальный алгоритм анализирует скопление точек-пользователей и вычисляет возможный затор. Алгоритмы достаточно сложные и должны учитывать множество параметров, фильтруя случайные помехи.

Система старается определять и отсекать погрешности. Водитель, скажем, остановился не из-за пробки, а заехал в магазин, не выйдя из приложения; некоторые машины могут передвигаться намного быстрее общего потока, потому что это транспорт служб спасения, а другие обезличенные точки — сильно медленнее, так как это пешеходы. К таковым причислят пользователя, который за последние несколько часов не разгонялся быстрее 15 км/ч, — его данные в схеме пробок не станут учитывать.

Как сервис заглядывает в будущее

Дополнительные сложности создают задержки в передаче данных, в том числе перебои с GPS и мобильным интернетом. При проблемах с Сетью маршрут строится исходя из того, пропал сигнал по дороге или же Карты были офлайн изначально. Во втором случае всё относительно просто: приложение выдаст самый короткий маршрут без учёта ситуации с заторами. Иначе же предоставит условия проезда, как и данные о пробках, по последнему соединению. 

Важный аспект: пробки в Картах — не сиюсекундное отображение реальности, а прогноз того, что случится, когда пользователь доберётся до конкретной позиции. Иными словами, если вы путешествуете, скажем, от Финского залива в центр Санкт-Петербурга во время разведения мостов, то нет смысла изначально строить маршрут в объезд проблемного участка, потому что к тому моменту, как водитель там окажется, мосты уже сведут. 

Также алгоритм понимает, что по статистике на определённом участке дороги впереди всегда образуется пробка, поэтому закладывает это в общее время движения (при невозможности объезда). Но в тот момент, когда водитель приближается к заданной точке, ситуация может измениться в любую сторону, соответственно, будет пересчитана продолжительность пути или ​​перестроен маршрут. 

У Яндекса есть накопленная за длительный период статистика пробок, поэтому сервис позволяет «заглянуть в будущее», рассчитав время в пути за несколько часов до старта. 

Также может быть ситуация, когда сервис покажет разное время прибытия людям, которые собираются проехать в одну и ту же точку по одинаковому маршруту. Это работает персонализация, учитывающая стиль вождения и контекст предыдущих перемещений. Чем чаще используется приложение, тем быстрее обучается алгоритм и тем точнее расчёт. В Яндексе подчёркивают, что подобные данные обезличены. 

В чём разница между Картами и Навигатором

Для мобильных устройств есть два приложения — Карты и Навигатор. Так сложилось исторически: раньше был тренд, что один инструмент решает конкретную задачу, и на заре проекта программы работали по-разному. Карты помогали ориентироваться на местности, находить локации рядом — аптеку, автосервис, кафе, заправку и так далее. А Навигатор в первую очередь строил маршруты. На тот момент сервисы были загружены, менее производительны, и каждый пользователь выбирал то, что ему важнее здесь и сейчас. 

В настоящий момент оба приложения используют единый исходный код. В Навигатор интегрирован кусок Яндекс Карт без других сценариев, которые автомобилисту не нужны, например, пешие маршруты. Иными словами, сел в машину, запустил приложение и сразу поехал — без лишних кликов. Но путь можно проложить и в обычных Картах, поскольку пользователю надо было оставить право выбора. 

«Для пользователей сейчас есть два приложения: и Карты, и Навигатор. Первое заточено на “свитчеров” — людей, которые меняют тип транспорта. Сегодня они могут поехать на личном автомобиле, а в более пробочный день — пересесть на такси или общественный транспорт, а потом ещё пешеходный маршрут построить. А Навигатор решает строго одну задачу», — поясняет Артём.

Маршрут строится за секунды по специальному алгоритму Дейкстры с учётом так называемого дорожного графа — сетки дорог. Она состоит из огромного количества состыкованных между собой фрагментов, условных «квадратов», каждый из которых несёт информацию о своих координатах, направлении движения, скорости, инфраструктуре, разрешённых поворотах и так далее. И вот с учётом всех особенностей, пробок, светофоров и вида транспорта электроника высчитывает наиболее быстрый путь. 

Особая тема — проезд через дворы. В соответствии с ПДД, транзитное движение транспорта через них запрещено, поэтому такие «срезки» алгоритм не учитывает. Исключение, конечно, есть — когда конечная или промежуточная точка находится именно там.

При построении маршрута, как правило, «побеждают» дороги, которые имеют большую пропускную способность: направлять поток транспорта на узкие улицы не имеет смысла, иначе там сразу образуются пробки. Тем не менее, когда ситуация ухудшается, программа начинает задействовать даже переулки — алгоритм саморегулируется.

Многие процессы автоматизированы и не требуют ручного труда. Алгоритмами управляется почти всё: человеческое участие сведено к минимуму и необходимо, например, при резком всплеске количества треков, которые неожиданно остановились. Это может произойти, скажем, из-за неожиданного перекрытия дорог при проезде первых лиц государства или при крупной аварии.

Из алгоритмического управления следует и то, что ГИБДД никак не влияет на перераспределение трафика, как думают некоторые пользователи. ЦОДД может лишь сообщить заранее о запланированных ограничениях: параде, веломарафоне, ремонте и так далее. 

В построении маршрутов существует и другой нюанс: дорожный граф нельзя сделать раз и навсегда. Появляются новые улицы, развязки, меняются направление и схемы движения… Поэтому карты постоянно обновляют: изменения вносят максимально оперативно, практически сразу. 

Информация об изменениях поступает из разных источников. Основой Карт почти всегда были спутниковые снимки, но за последние годы инструментарий сильно изменился. Например, Яндекс использует автомобили с аппаратурой для панорамной съёмки. В результате база данных регулярно получает новые картинки, которые системы компьютерного зрения сравнивают с предыдущими, выявляя дополнительные светофоры, разметку, шлагбаумы, знаки. 

То есть искусственный интеллект обрабатывает материалы и понимает, что, например, раньше здесь был знак, а теперь — нет. Также функционирует сервис Народных карт, где любой желающий может внести изменения в схемы, пройдясь по местности и отправив информацию аналитикам Яндекса.   

Как быть, если нет GPS

Однако больше всего проблем сейчас доставляют перебои с GPS-сигналом. Некоторое время назад вышло обновление Карт, которое помогает немного исправить ситуацию и вести пользователей по маршруту, даже если навигационные системы не работают. Правда, только на устройствах с ОС Android: они позволяют использовать не спутники, а точки доступа Wi-Fi, отслеживая местоположение по их координатам. 

С Айфонами ситуация намного сложнее из-за закрытости платформы iOS. В таком случае «источником истины» является сам смартфон, предоставляющий приложениям только один канал данных — GPS. Поэтому при неработающем сигнале придумать обходные пути достаточно сложно — ОС просто не позволяет это сделать. 

Так что сейчас главный вызов при разработке Карт — определение точного местоположения и корректная навигация по маршруту вне покрытия GPS. В Яндексе работают над возможными решениями, в том числе для iPhone, и в скором времени они будут представлены. Также развиваются и совершенствуются алгоритмы, персонализация, и появляются новые функции, например, отображение времени сигналов светофоров. Пока это работает не по всей Москве, но в будущем возможности приложений расширятся.

Среди последних улучшений — обновлённая функция голосовых подсказок с элементами искусственного интеллекта. Как говорят в Яндексе, водители теряют до 15 минут за поездку из-за того, что пропускают нужный съезд или поворот. Изменения должны исправить эту ситуацию. Теперь команды звучат точнее: например, «Поверните направо по указателю МКАД» или «Сверните на втором съезде». 

Для внедрения этой функции разработчики совершили более 15 тысяч тестовых заездов: полученные данные использовали для обучения ИИ, который теперь «понимает», в какой именно момент и какую именно подсказку следует озвучить. Развитие нейросетевой инфраструктуры позволит и дальше улучшать точность команд: на новых маршрутах они будут звучать чаще, на уже знакомых — реже. ИИ также сможет давать советы, позволяющие водителю ориентироваться на местности за счёт различных дорожных объектов — например, достопримечательностей или магазинов.