Hajj Traffic Lessening: Smart Transportation System Using Smart Contracts and IoT Based on Blockchain
本论文提出并评估了仪式时间窗口智能合约（Ritual Time Window Smart Contract, RTWSC）框架，这是一种结合了基于区块链的智能合约、物联网数据以及电动汽车共享出行，旨在显著减少交通拥堵、排放和等待时间，同时提高朝觐朝圣者分配公平性的集成智能交通系统。
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每年，数百万人聚集在沙特阿拉伯的一小块区域进行朝觐，这是地球上规模最大、最重大的宗教活动之一。在短短几天内，这片景观会变成一座巨大的、移动的城市，朝圣者必须在宗教传统规定的严格时间限制内，在特定的圣地之间穿梭。这创造了一个独特的、高强度的物流挑战：如何在有限的道路网络中移动两百到三百万人而不造成交通拥堵，同时还要管理成千上万辆巴士和汽车在酷热中怠速运行所产生的严重污染。长期以来，研究人员的目标一直是寻找一种让这种移动更加顺畅、更快、更清洁的方法，但由于规模巨大，且在相互竞争的运输公司与政府监管机构之间需要建立绝对的信任，解决这一问题一直非常困难。
为了解决这个问题，一组研究人员提出了一种结合了三种现代技术的新系统来管理朝圣者的流动。第一项是物联网，简单来说就是让车辆和传感器能够相互交流，并实时共享其位置和状态。第二项是区块链，一种数字账本，充当一个公开、不可篡改的记录簿，所有人都能看到发生了什么，但没有任何一个人可以秘密更改条目。第三项是智能合约，即一旦满足特定条件，就会自动执行协议（例如支付司机费用或分配座位）的计算机程序，而无需人类管理者批准每一步骤。通过将这些工具与一支电动汽车车队结合在一起，研究人员旨在创建一个不仅高效而且公平透明的运输网络。
研究人员构建了一个详细的计算机模拟来测试他们的想法，创建了一个拥有两百万朝圣者和五万辆车辆的朝觐虚拟版本。他们将这个新系统与现有的方式进行了对比，后者依赖于人工协调和传统的燃油巴士。在他们的虚拟世界中，新系统的运作首先是定义“仪式时间窗口”，即朝圣者必须到达某些地点的特定、不可更改的时段。系统利用车辆上的传感器来精确追踪它们的位置以及车内有多少人。这些数据被发送到一个中央数字账本，随后一个计算机程序会自动将朝圣者与可用座位进行匹配，优先考虑有医疗需求或进度落后的朝圣者，然后指挥电动汽车去接送他们。如果司机未能出现或行程被取消，系统会立即为乘客退款，而无需任何人提交申请。
模拟结果令人瞩目。当研究人员运行了三百六十次场景以确保结果的一致性时，他们发现新系统将朝圣者等待交通工具的平均时间缩短了百分之七十以上。主干道的交通拥堵减少了一半，且车辆空转的时间显著降低。由于该系统鼓励拼车并将大部分车队更换为电动汽车，排放到空气中的二氧化碳量下降了近百分之七十一。或许最重要的一点是，该系统证明了其卓越的公平性。在现有系统中，获取交通工具的感觉可能并不均衡，但这种新方法分配行程的方式非常均匀，使得获得座位的分配不平等程度降至极低水平，确保了弱势朝圣者能被优先服务，而无需任何人通过额外付费来插队。
研究还表明，该技术能够处理如此大规模活动所需的庞大交易量。该数字系统每秒处理数百个请求，远超管理两百万人流所需的处理速度。研究人员指出，虽然结果是在计算机模拟中生成的，而非在麦加的实际道路上，但该模型非常严谨，并考虑了朝觐交通那种复杂且具有爆发性的特征。他们承认，现实世界的因素，例如人们在人群中的实际行为，或在极端高温下为电动汽车充电的物理限制，都需要在实际部署中进行测试。然而，模拟实验提供了强有力的证据，证明建立在共享、透明数据和自动化规则之上的系统，可以解决困扰朝觐数十年的拥堵和污染问题。
最终，这项工作表明，数百万人的混乱移动可以通过构建一个更智能、更诚实的数字层，而不是建造更多道路来得到治理。通过将严格的宗教日程转化为一套所有人均同意遵守的自动规则，该系统消除了对持续人工干预的需求，也消除了不同群体在争夺资源时经常产生的猜忌。研究人员总结道，这种方法不仅为朝觐提供了蓝图，也为任何需要大规模人群高效、安全移动的集会提供了借鉴，证明了技术可以成为连接古老传统与现代效率之间的桥梁。
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