CC BY
8SCIENTIFIC PROGRESS VOLUME 4 I ISSUE 3 I 2023 _ISSN: 2181-1601
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=22257
SHAHAR TRANSPORTLARIDA OPTIMAL YO'NALISHNI TANLOVCHI AXBOROT TIZIMINING MOBIL NAQLINI YARATISH
Muftax Khamidovich Khakimov,
Mirzo Ulug'bek nomidagi O'zbekiston milliy universiteti professori,
Nodirjon Baxtiyorovich Karimov
Mirzo Ulug'bek nomidagi O'zbekiston milliy universiteti, «Amaliy matematika va intellektual texnologiyalar» fakulteti 2-bosqich magistranti karimov.nodir@rambler.ru
ANNOTATSIYA
Respublikaning yirik shaharlari va ayniqsa Toshkent shahari uchun shahar bo'ylab harakatlanuvchi avtobus va metro orqali, A nuqtadan B nuqtaga yetib borish uchun, eng optimal yo'nalishni tanlash masalasini hal qiluvchi tizimning mobil naqlini yaratish nihoyatda muhim va dolzarbdir. Bu tizimni yaratish uchun uning axborot-mantiqiy modelini loyihalash va modellashtirish, zaruriy berilganlar bazalarini qurish kerak, hamda "transport masalasi"ni yechishni amalga oshirish kerak bo'ladi. Tizimning mobil naqlini yaratish masalasi alohida ko'nikmalarni talab qiladi. Ushbu yaratiladigan tizimni raqamli iqtisodiyot masalalaridan biri sifatida amaliyotga bevosita joriy etish mumkin bo'ladi.
Kalit so'zlar: shahar transporti, eng qisqa yo'l, graf, tugun, yoy vazni, Deykstra algoritmi, A star algoritmi.
ABSTRACT
For large cities of the republic, and especially for the city of Tashkent, it is extremely important and urgent to create a mobile system that solves the problem of choosing the most optimal route from point A to point B by city-wide bus and subway. To create this system, it is necessary to design and model its information-logic model, to build the necessary databases, as well as to solve the "transport problem". Creating a mobile network of the system requires special skills. It will be possible to directly implement this system as one of the issues of the digital economy.
Keywords: city transport, shortest path, graph, node, arc weight, Deykstra's algorithm, A star algorithm.
KIRISH
Texnologiya bizga elektron pochta, matnli xabarlar, ijtimoiy tarmoqlar va hatto xaritalarni yuborishdan ko'p yordam berdi. Odamlar xaritalardan ko'p narsalar uchun foydalanadilar, masalan, eng yaqin restoran, kafe, yoqilg'i quyish shoxobchasini
SCIENTIFIC PROGRESS VOLUME 4 I ISSUE 3 I 2023 _ISSN: 2181-1601
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=22257
qidirish yoki uydan ishga yo'nalishni topish kabi joylarni qidirish. Bir nuqtadan (boshlang'ich nuqtadan) boshqa joyga (maqsad nuqtasi) marshrutni so'rashda, odatda, natija boshlang'ich nuqtadan maqsad nuqtasigacha bo'lgan "eng qisqa yo'l" bo'ladi.
Bir nuqtadan ikkinchisiga eng qisqa yo'lni aniqlash muammosi dolzarb muammolardan biri bo'lib, ushbu muammoning alohida holati sifatida shahar transporti: avtobuslar, metro va boshqalardan foydalangan holda eng qisqa yo'lni aniqlash muammosi hisoblanadi. Eng qisqa yo'l muammosini klassik shakllantirishdan farqli o'laroq, ushbu muammoni hal qilishning o'ziga xos xususiyati dastlab ma'lum bo'lgan marshrutlar to'plamining mavjudligi bo'lib, ular asosida eng qisqa yo'lni aniqlash talab etiladi. Yangi binolar, osmono'par binolar, bog'lar, ko'chalar, xiyobonlar qurish kabi voqealar bilan belgilanadigan shahar rivojlanishining hozirgi sur'ati va ko'lami fonida ushbu muammoni hal qilish dolzarbdir; ko'chalar, muassasalar nomlarini o'zgartirish; bir tashkilotni boshqasiga almashtirish, qo'shish yoki ko'chirish; shuningdek, yangi transport liniyalarini qisqartirish, nomini o'zgartirish yoki joriy etish. Bularning barchasi ko'pincha yo'nalishni aniqlashda qiyinchiliklarga olib keladi. Misol uchun, Toshkentda so'nggi 20 yil ichida avtobus yo'nalishlarining butun tarmog'i bir necha bor o'zgargan: ularning harakat trayektoriyasi, raqamlari va marshrutlari soni. Ko'chalar, bog'lar, xiyobonlar nomlari ham o'zgardi. Ushbu muammoni hal qilish turizm sohasini rivojlantirish uchun ham foydalidir, chunki shaharda til va shaharni bilishni talab qilmasdan tez va qulay yo'nalishni aniqlash uchun sharoit yaratish vazifasi, odatda, turizmni rivojlantirishga yordam beradi.
Mobil ilova jamoat transporti foydalanuvchilariga sarflangan vaqtlarini optimallashtirishga yordam berish, turli nuqtalar orasidagi eng yaxshi yo'nalishlar haqida ma'lumot berish, shahar bo'ylab harakat qilishni rejalashtirish imkonini beradi.
TAHLIL VA USLUBIYAT
A. Izlash algoritmlari
Izlash algoritmi izlashda optimal yechimni qanday tanlashni ko'rib chiqadigan algoritmdir [1,2]. Har bir izlash algoritmida maqsad holatiga erishish uchun rivojlanish tugunlari nuqtai nazaridan farq mavjud. O'lchovlarni izlash algoritmlari uchun to'rtta mezon mavjud[2]:
1. To'liqlik: algoritmlar albatta yechim topa oladimi?
2. Vaqt murakkabligi: algoritm yechim topish uchun qancha vaqtni oladi?
3. Resurs murakkablik: izlashni amalga oshirish uchun qancha xotira kerak?
4. Optimallik: algoritm eng yaxshi yechimni topa oladimi?
Hatto eng yaxshi izlash algoritmi ham barcha turdagi holatlar yoki muammolar uchun mos bo'la olmaydi. Ko'rib chiqilayotgan masalalarning ehtiyojlariga mos keladigan izlash algoritmlarini tanlash zarur.
SCIENTIFIC PROGRESS VOLUME 4 I ISSUE 3 I 2023 _ISSN: 2181-1601
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=222ff7
Axborotsiz izlash va informatsion izlash yoki evristik izlash bo'lgan tugunni ishlab chiqish usuliga asoslangan ikkita izlash usuli mavjud [3,4,5]. Axborotsiz - bu izlashni joriy holatdan maqsad holatiga erishishga yo'naltira oladigan axborotsiz yechim izlaydi, algoritm faqat maqsad holatini aniqlay oladi[1,2,5].
Axborotli izlash - bu eng yaxshi yechimni topish uchun izlash jarayoniga rahbarlik qiladigan davlat makonini izlash muammosini tanlab olish strategiyasidir [1,2,3]. Axborotli izlash ko'pincha evristik izlash deb ham ataladi, chunki maqsadga erishish holatiga erishish uchun tarmoqlarni tanlash qoidalaridan foydalanadi, ehtimol qabul qilingan yoki ko'pincha evristik funksiya deb ataladigan muammoni hal qiladi[4,6,7].
B. A* algoritmi
A* algoritmi dastlabki holatdan boshlab, so'ngra grafik orqali maqsad sari optimal yo'lni yaratadi. Algoritm axborotlashgan izlash texnikasidan foydalanadigan yo'lni topish algoritmi sifatida tasniflanadi. A * algoritmi joriy holatning maqsad holatiga evristik funksiyaga ega bo'lgan yo'l narxini hisoblashdan tashqari, boshlang'ich holatdan hozirgi holatgacha bo'lgan yo'lning narxini ham hisobga oladi [1]. Shunday qilib, yo'l olingan bo'lsa va arzonroq boshqa yo'l mavjud bo'lsa, lekin maqsad holatidan ko'rinadigan pozitsiyani ta'minlaydigan bo'lsa, tanlangan yangi yo'l shunchalik past bo'ladi. Bu algoritm 1-tenglama asosida evristik qiymatni hisoblab chiqadi [1].
f(x) = g (x) + h(x) (1)
Bu yerda: f(x): baholash funksiyasi, g(x): boshlang'ich holatdan hozirgacha x tuguniga chiqarilgan xarajatlar, h(x): x tugunidan maqsadga erishish uchun taxminiy xarajat.
A * algoritmining printsiplari f (x) qiymati eng past bo'lgan tugunni topish orqali boshlang'ich holatdan maqsad tugungacha bo'lgan eng qisqa yo'lni topishdir. A * izlash jarayonining har bir bosqichida eng yuqori ustuvorlikka ega bo'lgan tugunni tanlanadi. Bu har bir tugunda adekvat bo'lgan f (x) baholash funksiyasini qo'llash orqali amalga oshiriladi. f (x) qiymati qanchalik past bo'lsa, ustuvorlik shunchalik yuqori. Agar bitta tugun maqsad bo'lsa, to'xtatiladi. Agar yo'q bo'lsa, tugunni tanlashni yana bajariladi.
C. Geografik koordinatalar
Xaritada an'anaviy bo'ylama (vertikal) va ko'ndalang (gorizontal) chiziqlar mavjud bo'lib, ular yerdagi joyning o'rnini aniqlashga yordam beradi. Uzunlik va kenglik chiziqlari orasidagi kesishma xaritalar koordinatalari deb ataladi. Uzunlik-kenglik koordinatalari tizimi aniqlovchi ikkita komponentdan iborat, xususan:
SCIENTIFIC PROGRESS VOLUME 4 I ISSUE 3 I 2023 _ISSN: 2181-1601
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=222ff7
1. Yuqoridan pastgacha (vertikal) shimolni yerning janubiy qutbi bilan bog'laydigan chiziqlar, shuningdek, kenglik deb ham ataladi.
2. Ekvatorga parallel gorizontal chiziq, shuningdek, uzunlik deb ham ataladi. Ikki koordinata orasidagi masofani 2-tenglamadagi kabi [9] Haversine formulasidan foydalanib hisoblanadi.
d=R * c (2)
Bu yerda: d - R birligiga ko'ra tanlangan ikki nuqta orasidagi masofa, R - yerning radiusi 6371 (km)[9].
c qiymatini olish uchun 3 tenglamadan foydalanish kerak.
c = 2 ■ atan2(Va V 1 — a) ( 3 )
Bu yerda a 4, 5 va 6 tengliklardan aniqlanadi:
ALat /n X Latl\ /n X Lat2\ /ALon\
a = s in 1 —---1- c o s I ————) X c o s I ————) X s in 11 —-—) ( 4)
2 V 180 / V 180 / V 2 / w
Latl — Latl
Mat = n X-——- (5)
180 v J
Bu yerda Lat1 boshlangich nuqta kengligi, Lat2 maqsad nuqta kengligi
Lon2 —Lonl
ALon = n X-——- (6)
180 v J
Bu yerda Lon1 boshlangich nuqta uzunligi, Lon2 maqsad nuqta uzunligi
ALGORITMLAR VA AMALGA OSHIRISH
A* optimalyo'nalishni topish uchun evristikalgoritm
Ushbu tadqiqotning asosiy muammosi - Toshkent shahar mintaqasidagi foydalanuvchilar tomonidan kiritilgan boshlang'ich nuqtadan maqsad nuqtasigacha eng maqbul yechimni qanday topishdir. Olingan yechim A * algoritmining aspektlarini amalga oshirish uchun masofa va xarajat jihatlarini ko'rib chiqish natijasidir, lekin u ko'proq masofa aspektlariga qaratilgan.
Jamoat transportidan foydalangan holda izlash muammosining bir misoli quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, boshlanish nuqtasi (Chorsu)dan maqsad (Bodomzor) nuqtasiga yo'naltirishdir:
1-rasmdagi masalaning h qiymatini aniqlash uchun har bir tugundagi kenglik va uzunlik koordinatalaridan foydalangan holda 1-tenglamani hisoblash uchun olingan to'g'ri chiziq uzunligini 1-jadvalda ko'rish mumkin. Jadvaldagi maqsadgacha masofani Haversine formulasidan hisoblab topiladi.
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=222ff7
1-rasm. Izlash xaritasi misoli
1-jadval. Har bir chorrahaning maqsadgacha bo'lgan to'g'ri chiziq uzunligi
№ Tugun nomlari Maqsad tugunigacha masofa (m)
1 Chorsu 4170
2 Xadra 3870
3 G'.Gulom m 3250
4 Transport agentligi 2860
5 A.Navoiy muzeyi 3040
6 O'rda 2510
7 Mustaqillik 2290
8 Yulduz 1760
9 Yunusobod hokimiyati 1030
10 Geolograzvedka 396
11 Matonat yodgorligi 1870
12 Navruz bog'i 2180
13 Markaz 6 1260
14 Zufiyaxonim k. 1950
15 Akademik litsey 2590
16 Sebzor 2880
17 Bahor k. 1770
18 Bilimgoh 1380
19 Semashko i. 537
20 Bodomzor 0
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=222ff7
2-rasmda A * algoritmi bilan boshlang'ich nuqta Chorsudan maqsad Bodomzor tuguniga qadar amalga oshirilgan hisob-kitob namunasi keltirilgan. Xadradan boshlab va eng yaxshi tugunlarni ko'rib chiqiladi. Eng kichik F qiymatiga ega bo'lgan tugun o'zining barcha vorislarini ochadi va maqsad tugunni topish uchun eng kichik F qiymatiga ega bo'lgan tugunni qidiradi. A * algoritmi izlashni optimallashtirishi mumkin, chunki A * algoritmi ikkita xarajatlarni hisobga oladi, ya'ni maqsad va sarflangan xarajatlar smetasi.
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=222ff7
2-
rasm.
Muammoni yechish qadamlari Oxirgi kesishgandan so'ng, ota-ona tugunini tekshirish uchun orqaga qaytishni bajaradi va ota-ona teng boshlang'ich kesishmasini topadi. Kerakli to'lovlarni hisoblash uchun hal qilish chorrahasini ketma-ket kuzatib borish va jamoat transportining necha marta o'zgarishini hisoblash orqali tekshirish kerak. Ushbu muammoning optimal varianti: Chorsu->Xadra->A.Navoiy muzeyi->Transport agentligi->Navruz bog'i-> Matonat yodgorligi-> Markaz 6->Semashko i.->Geolograzvedka->Bodomzor.
Amalga oshirish Uzbekistan
SCIENTIFIC PROGRESS VOLUME 4 I ISSUE 3 I 2023 _ISSN: 2181-1601
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=222ff7
Toshkent shahri jamoat transporti katta avtobus, kichik avtobus, marshrutka, metro va elektrobus transportidan iborat. Ushbu ilovada foydalaniladigan jamoat transporti yo'nalishlari uchun ma'lumot Toshkent shahri transport boshqarmasi saytidan olingan. Ushbu tadqiqotda jamoat transporti orqali o'tadigan har bir chorraha tugun sifatida belgilanadi. Dastlabki holatdan x tugungacha bo'lgan xarajatlar uchun haqiqiy masofa va tashish tezligi. Hisoblash uchun x tugunining narxi 2-tenglamadan olingan manzilgacha bo'lgan masofa hisoblanadi. Xarita uchun Google xaritasining raqamli xaritasi ishlatiladi. Kesishmaning barcha koordinatalari ma'lumotlar bazasida saqlanadi. 4-rasmda jamoat transporti marshrutlarini qidirish dasturi tasvirlangan.
Izlash natijalari A * algoritmiga juda bog'liq bo'lib, algoritm boshlang'ich nuqtadan maqsad nuqtasiga qadar eng past chorrahaning taxminiy og'irligi (g belgisi bilan belgilanadi) bilan kesishishni topish orqali ishlaydi.
Maqsadga erishish uchun og'irlik (h belgisi bilan belgilanadi). Marshrutda f (x) qiymati eng kichik bo'lgan va jamoat transportida borish mumkin bo'lgan tutashma bor, birinchi navbatda ota-ona tugunlari ishlab chiqiladi.
Agar maqsad tugun topilgan bo'lsa, dastur eng maqbulini tashkil etuvchi bir qator kesishmalarni olish uchun har bir tugunning ota-onasiga qaytishni amalga oshiradi.
TAHLIL VA NATIJA
Ilova interfeysida, agar biz kelib chiqish va manzilni kiritgan bo'lsak, u A * algoritmi tomonidan yaratilgan yechim yo'nalishini ko'rsatadi. Xaritani boshqarish uchun Google xaritalariga buyruq yuboring, shunda A * algoritmi tomonidan yaratilgan yechim tasvirlanishi mumkin.
Marshrutdan tashqari, foydalanuvchilar jamoat transporti haqida ma'lumotga ega bo'lib, ular qaysi transportga chiqish kerakligi haqida ma'lumotga ega bo'lishadi va ular belgilangan joyga borish uchun xarajatlarni bilishlari kerak.
Kelib chiqishi koordinatalaridan chorraha nuqtasiga eng yaqin bo'lgan chorrahani topiladi va bu kesishma Chorsu hisoblanadi. 4-rasm amaliy sinov dasturining interfeysi haqiqiy dasturning o'zgartirilgan ilovasi.
I Uzbekistan www.scientificprogress.uz Page 65
A & I •«•III
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=222ff7
Boshlash
J
Initsializatsiya Ro'yxat YopiqTugun=nil,
L
T
Boshlang'ich va maqsadni
T
7
JoriyTugunni FaolTugun ro'yxatiga
Belgilash JoriyTugun = VorisTanlash
Harbiri uchun Tugun = JoriyTugundan
Tugunni FaolTugunga ko'chirish va f qiymatni hisoblash
Qaytish
Yo'q
JoriyTugunni FaolTugundan YopiqTugunga
> <
4-rasm. Yo'nalish misoli
3-rasm. A * algortimi blok-chizmasi
Ko'rsatilgan yechim barcha imkoniyatlarning eng kichik F qiymatiga ega bo'lgan bir nechta yechim bo'lib, ilova eng kichik F qiymatiga ega bo'lgan yechimni tanlashga qodir ekanligini ko'rishimiz mumkin.
SCIENTIFIC PROGRESS VOLUME 4 I ISSUE 3 I 2023 _ISSN: 2181-1601
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=222ff7
Yechim eng kichik F qiymatiga ega bo'lgan eng yaxshi yechimdir, shuning uchun faqat shu yechim ko'rsatilgan haqiqiy qo'llanilishidir. Eng kichik F qiymatiga ega bo'lgan yechim bo'lgan optimal yechim. Olingan yechim optimal yechim ekanligini ko'rgandan so'ng, tahlil va dizaynning to'g'ri ekanligi, natijada optimal yechimni amalga oshirishda natijaga erishish mumkin degan xulosaga kelish mumkin.
Sinov uchun barcha jamoat transporti yo'nalishlaridan tasodifiy namunalar olingan. Ammo namuna uchun bir nechta jamoat transporti b o'lishi mumkin, shuning uchun olingan namuna jamoat transporti sonidan kamroq bo'ladi. Raqamli xaritalarni qo'llashda Google Maps ishlatiladi, shuning uchun sinov dastur tomonidan yaratilgan masofa va Google Maps olingan natijalarni solishtirish orqali amalga oshiriladi.
XULOSALAR
Ushbu tadqiqotning xulosalari quyidagilardan iborat:
1. Toshkent transporti (TT) ilovasi A * algoritmidan foydalangan holda izlash ilovasi bo'lib, masofa va xarajat yechimlari asosida jamoat transporti yo'nalishining optimal yechimlarini yuqori aniqlik bilan muvaffaqiyatli izlab kelmoqda.
2. Ushbu ilova qaysi transport vositalaridan foydalanish kerakligi ro'yxatini hamda manzilga eng yaqin bo'lgan joyni taqdim etishi mumkin. Ushbu tadqiqotni yanada rivojlantirish bo'yicha takliflar quyidagilardan iborat:
a) TT tomonidan jamoat transportida sayohat qilish rejimi uchun ishlatiladigan ma'lumotlar 2022 yilda Toshkent shahar transport boshqarmasi ma'lumotlari bo'lib, hozirgi yo'nalishga mos kelmaydigan ko'plab transport yo'nalishlari bo'lishi mumkin.
b) Toshkentning raqamli xaritasidan to'liqroq foydalangan holda izlash nafaqat koordinatalar, balki manzil bo'yicha ham amalga oshiriladi.
c) Amaldagi ma'lumotlar eng so'nggi ma'lumotlar, joriy sharoitlarga muvofiq ishlab chiqarilgan yechimlar. Ma'lumotlarni qayta ishlashni osonlashtirish uchun ma'lumotlar markazlashtirilgan saqlash serverlarida saqlanishi kerak.
ADABIYOTLAR
1. Desiani A., Arhami M. (2007). Konsep Kecerdasan Buatan. Andi nashriyoti, Yogyakarta, 274 b.
2. Russel S., Norvig P. (1995). Sun'iy intellekt: zamonaviy yondashuv. Prentice Hall, Nyu-Jersi, 1112 b.
3. Chen. C., Cheng Y. (2008). Ko'p trekli GPS ma'lumotlari bilan yo'llarning raqamli xaritasini yaratish. Pekin Jiaotong universiteti Elektronika va axborot muhandisligi maktabi. Xitoy, 962 b.
4. Suyanto. (2011). Sun'iy intellekt: o'rganish, mulohaza yuritish, rejalashtirish, o'rganish. Informatika. Bandung, 268 b.
SCIENTIFIC PROGRESS VOLUME 4 I ISSUE 3 I 2023 _ISSN: 2181-1601
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=5.016) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=222ff7
5. Nilsson N.J. (1998). Sun'iy intellekt: yangi sintez. Morgan Kaufmann. Xitoy, 513 b.
6. Kusumadewi S. (2003). Sun'iy intellekt (Texnika va ularni qo'llash). Graha Ilmu. Yogyakarta, 337 b.
7. Krishnamoorthy C.S., Chen W.F., Rajeev S. (1996). Sun'iy intellekt va muhandislar uchun ekspert tizimlari. CRC Press. Boca Raton, 320 b.
8. Hakimov M.X., Gaynazarov S.M. (2021). Berilganlar bazasini boshqarish tizimlari. OO'U uchun darslik. O'zgartirilgan va to'ldirilgan 3-nashr, "Fan va texnologiyalar", 672 b.
9. https://www.auraq.com/distance-calculations-using-latitudes-and-longitudes/
