Como o Waze Funciona? Como Calcular o Melhor Caminho?
Nesta aula quero mostrar como o Waze funciona! Como ele te leva do ponto A ao ponto B tão rápido? Aprenda hoje!
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Nesta aula quero mostrar como funciona o algoritmo do Waze! Como ele te leva do ponto A ao ponto B tão rápido? Aprenda hoje!
Você conhece o Waze? É um app muito usado, ele serve basicamente para calcular trajetos e mostra como ir do ponto A ao ponto B da maneira mais rápida.
O aplicativo faz a mudança de trajeto em menos de um minuto mesmo que o trajeto seja muito longo.
Nós vamos explicar nesta aula a lógica usada pelo aplicativo para encontrar o trajeto.
O algoritmo detalhado linha por linha de código não é aberto ao público e não é o objetivo desta aula. Nosso objetivo é entender a lógica usada.
Como o Waze funciona?
Imagine que estamos querendo ir de um ponto A até um ponto B, por exemplo.
Se existisse somente um caminho possível para este trajeto seria muito fácil fazer esta previsão, porque seria apenas uma questão de calcular o tempo médio que os usuários levam para fazer o trajeto.
Mas o que acontece normalmente é existirem muitas opções de rotas que levam para o mesmo lugar.
Como fazer a previsão considerando todas essas rotas?
A forma mais simples de fazer isso é obtendo uma projeção do tempo que se leva para completar cada um desses percursos.
O Waze teria que obter a partir do trajeto dos outros usuários um tempo médio estimado para cada um dos trajetos.
Assim ele consegue somar os tempos das rotas que levam ao destino que o usuário inseriu e mostrar a mais rápida.
Isso seria ótimo, mas, na prática, não é o que realmente acontece…
Na prática, existem vários e vários caminhos possíveis e isso deixa o Waze com dois grandes problemas para solucionar.
O primeiro é calcular o tempo de trajeto de tantas rotas possíveis e encontrar a melhor delas.
O segundo problema é ter que fazer isso rápido o suficiente para que o usuário não desista de usar o aplicativo.
Afinal, se toda vez que mudássemos a rota o aplicativo demorasse muito só para mostrar uma opção, não iria valer a pena usar o Waze.
Vamos com a imagem abaixo exemplificar esta situação, imagine que estamos representando todas as rotas possíveis.
Ótimo, então como ele faz?
O Waze vai usar uma variação de um algoritmo chamado A*, sendo uma variação do algoritmo Dijkstra.
Algoritmo Dijkstra.
Vamos dizer que o Waze tem as estimativas de tempo dos percursos do ponto A ao ponto B como dissemos anteriormente.
A primeira coisa que ele vai ver é de onde o usuário está saindo, seu ponto de partida que vamos chamar de ponto A, saindo do ponto A qual o menor trajeto até o próximo ponto.
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Lembrando que nosso objetivo é ir do ponto A para o ponto B como na foto abaixo.
Partindo do ponto de início do trajeto o ponto A qual o menor trajeto até o próximo ponto?
Neste caso é o trajeto de A até E que só leva 1 minuto.
Agora ele vai passar a considerar o ponto E no cálculo.
Partindo do ponto A e do ponto E qual o menor trajeto para chegar no ponto B.
Se somarmos o tempo de A + E + F vai resultar em 16 minutos.
Voltando ao ponto A vamos verificar o próximo menor tempo, qual a segunda opção de menor tempo partindo de A?
Se olharmos bem vamos ver que de A até E olhando para a parte de cima da imagem, leva 2 minutos e é a segunda menor distância.
Calculando esse novo trajeto e comparando com o primeiro vamos ver o de cima é mais rápido 10 minutos, agora o Waze vai considerar estes pontos também ponto A, “E de cima” e “E de baixo”.
O próximo menor caminho é de A até D com 3 minutos, somando os demais pontos, todos têm tempo superior, veja na imagem abaixo.
Agora partindo destes novos pontos que estão sendo considerados, entre A + D + B ou A + C + B o que vai levar menos tempo até o destino?
Neste exemplo são os pontos A + C +B com oito minutos apenas.
Sempre partindo desta lógica, somando os pontos partindo de A, comparando e inserindo pontos até encontrar o menor trajeto chegamos ao resultado A + C + B com 8 minutos.
Você pode estar pensando que isso deu bastante trabalho, mas considere que em uma situação real vamos ter muito mais trajetos possíveis e fazendo dessa forma conseguimos ignorar muitos pontos que não foram considerados, isso em grande escala economiza muito tempo.
O que nós temos que ter é uma quantidade de opções que seja manuseável, que nós conseguiríamos verificar de forma rápida e eficiente.
Ainda assim essa segunda forma que analisamos dá bastante trabalho…
Imagine que além desses pontos nós tivéssemos pontos com tempos pequenos de trajeto na direção oposta à do destino.
Esses trajetos também teriam que ser incluídos na análise porque comparado aos demais trajetos esses possuem um tempo menor, mesmo que não levem a lugar nenhum.
Ou seja, o aplicativo terá que analisar muitas rotas inúteis, fazendo muitos cálculos desnecessários.
Algoritmo A*:
É nesta hora que entra o A* sendo uma variação do Dijkstra.
O que ele faz é calcular a estimativa de tempo que levaria saindo do ponto A e indo direto para o ponto B.
Fazendo dessa forma além de identificar mais facilmente qual o provável trajeto em que o tempo será menor, nós ainda evitamos que trajetos opostos ao nosso destino sejam considerados pelo algoritmo, afinal, podemos ter um trajeto oposto com um tempo menor? Isso é muito pouco provável não é mesmo.
Neste modelo abrimos mão de encontrar o melhor caminho possível para conseguir encontrar o melhor caminho combinado com o menor tempo para calcular este caminho.
O Waze vai calcular o menor tempo apenas com os pontos que são prováveis.
Não será calculado o caminho partindo do tempo que leva do ponto A até o próximo ponto.
Agora o caminho é calculo considerando a estimativa.
Partindo do ponto A para o ponto C quanto tempo vamos gastar considerando a estimativa de A até o destino passando pelo ponto C?
Se esta estimativa for menor que as demais, então esse cálculo será priorizado.
Dessa forma os demais caminhos e pontos podem ser ignorados e isso torna o processo todo mais rápido.
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Conclusão – Como o Waze Funciona
Nesta aula nós explicamos como funciona a lógica por trás do aplicativo Waze.
De uma forma rápida, prática e com ilustrações simples mostramos a diferença da lógica entre algoritmos.
A partir deste exemplo você pode entender melhor como funcionam os algoritmos e como nos ajudam de forma prática no nosso dia a dia.
Espero que tenham gostado! Até mais,
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