Cách đèn giao thông hoạt động trước khi có máy tính khiến dân mạng trầm trồ

Đèn giao thông ngày nay được điều khiển bởi các hệ thống máy tính từ cơ bản đến trí tuệ nhân tạo tiên tiến, có khả năng dự đoán tình huống và điều chỉnh thời gian thực.

Trước khi công nghệ máy tính ra đời, hệ thống kiểm soát giao thông từng gây ra không ít tình trạng ùn tắc do vận hành thủ công. Để hiểu rõ hơn về hành trình phát triển của đèn tín hiệu giao thông, ta cần quay ngược thời gian về những ngày đầu tiên của giao thông đường bộ.

Chiếc ô tô chạy xăng đầu tiên với công suất chỉ 3/4 mã lực xuất hiện trên đường phố Manheim, Đức vào năm 1886.

Tuy nhiên, đèn giao thông đã có mặt từ sớm hơn gần hai thập kỷ, cụ thể là vào năm 1868 tại ngã tư Bridge Street và Great George Street, gần cầu Westminster ở London, Anh. Thời điểm đó, các tuyến phố tại London thường xuyên rơi vào cảnh tắc nghẽn do hàng trăm nghìn xe ngựa chen chúc nhau.

Đèn giao thông đầu tiên được thiết kế bởi kỹ sư đường sắt J.P. Knight, lấy cảm hứng từ hệ thống tín hiệu tàu hỏa. Thiết bị này được vận hành hoàn toàn bằng tay bởi cảnh sát giao thông. Ban ngày, họ sử dụng cần gạt đặt trên cột cao khoảng 6,7 mét để ra hiệu cho phương tiện di chuyển hoặc dừng lại.

Vào ban đêm, hệ thống sử dụng ngọn lửa gas để chiếu sáng các tấm kính màu - xanh để đi và đỏ để dừng. Tuy nhiên, do đường ống dẫn gas dễ cháy nổ, đã xảy ra nhiều tai nạn nghiêm trọng, thậm chí có trường hợp cảnh sát bị thương khi đứng gần cột đèn, buộc nhà chức trách phải cải tiến thiết kế.

Dù gặp nhiều trở ngại ban đầu, ý tưởng của Knight nhanh chóng lan rộng. Các thành phố lớn vốn đang đối mặt với tình trạng ùn tắc giao thông nghiêm trọng đã bắt đầu áp dụng các biến thể của hệ thống này, chủ yếu kết hợp giữa màu sắc và chữ viết, nhưng vẫn cần sự điều khiển trực tiếp của cảnh sát suốt ngày đêm.

Mọi thứ chỉ thực sự thay đổi khi điện năng bắt đầu phổ biến vào đầu thế kỷ 20.

Năm 1910, kỹ sư người Mỹ Ernest E. Sirrine đã được cấp bằng sáng chế cho hệ thống đèn giao thông điện đầu tiên, loại bỏ hoàn toàn sự can thiệp của con người.

Mỗi cột đèn được trang bị cần ngang với kính hiển thị chữ “Stop” và “Proceed”, sử dụng điện để chiếu sáng và động cơ ngầm để xoay bảng hiệu. Các đèn tín hiệu trên cùng tuyến đường được kết nối đồng bộ, giúp kiểm soát luồng giao thông hiệu quả hơn.

Hai năm sau, vào năm 1912, sĩ quan cảnh sát Lester Farnsworth Wire tại Salt Lake City, bang Utah, đã chế tạo một hộp gỗ gắn bóng đèn sơn màu đỏ và xanh, đặt trên cột cao khoảng 3 mét, lấy điện từ hệ thống dây cáp xe điện.

Thiết bị được điều khiển bằng nút bấm đặt trong buồng kín, giúp cảnh sát tránh được thời tiết khắc nghiệt. Dù không đăng ký sáng chế, thiết kế của Wire đã trở thành nền tảng cho nhiều hệ thống đèn giao thông sau này.

Năm 1914, nhà phát minh James Hoge tại Cleveland, bang Ohio, giới thiệu hệ thống đèn tín hiệu điện được đánh giá là tiên tiến nhất thời điểm đó.

Thiết bị được lắp đặt tại ngã tư đường 105th và Euclid Avenue vào ngày 5/8/1914. Không giống như Wire, Hoge đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế từ năm 1913 và được cấp vào năm 1918.

Hệ thống của ông sử dụng cột cao khoảng 4,5 mét tại mỗi góc ngã tư, với cần ngang hiển thị chữ “Stop” và “Move” cùng đèn đỏ - xanh quen thuộc.

Cảnh sát ngồi trong buồng quan sát đặt trên vỉa hè, được trang bị hệ thống sưởi và kết nối trực tiếp với sở cảnh sát và cứu hỏa. Khi có phương tiện tiếp cận, cảnh sát sẽ kích hoạt đèn đỏ hoặc xanh, kèm theo chuông báo hiệu để điều hướng giao thông.

Đến năm 1917, Salt Lake City triển khai hệ thống đèn tín hiệu tích hợp đầu tiên, kết nối sáu ngã tư để điều khiển đồng thời, dù vẫn vận hành thủ công. Bước ngoặt thực sự đến vào năm 1920, khi sĩ quan William Potts tại Detroit, bang Michigan, chế tạo hệ thống đèn tín hiệu tự động bốn hướng đầu tiên.

Đây cũng là lần đầu tiên đèn vàng được bổ sung để cảnh báo chuyển đổi tín hiệu. Cùng năm đó, tại Los Angeles, năm đèn tín hiệu được lắp đặt dọc đại lộ Broadway, sử dụng đèn đỏ kèm chữ “Stop” và xanh kèm “Go”, kèm chuông báo trước khi chuyển tín hiệu.

Năm 1922, Houston, Texas trở thành thành phố đầu tiên lắp đặt bộ định thời cho đèn giao thông, giúp loại bỏ hoàn toàn việc vận hành thủ công. Công nghệ này nhanh chóng lan rộng đến các đô thị lớn như New York, giúp giảm đáng kể số lượng cảnh sát giao thông từ 6.000 người xuống chỉ còn vài trăm.

Một cột mốc đáng chú ý khác đến vào năm 1923, khi nhà phát minh da màu Garrett Morgan tại Cleveland được cấp bằng sáng chế cho hệ thống đèn tín hiệu ba vị trí hình chữ T, bổ sung chế độ dừng toàn hướng. Thiết kế này giúp giảm tai nạn giao thông rõ rệt và sau đó được General Electric mua lại với giá trị tương đương hàng chục nghìn USD thời điểm đó.

Cuối thập niên 1920, hệ thống đèn giao thông bắt đầu tích hợp thêm cảm biến, mở đường cho việc lắp đặt tấm áp lực vào thập niên 1950.

Khi kết nối với máy tính thế hệ đầu tiên, hệ thống có thể phát hiện xe đang dừng và tự động điều chỉnh tín hiệu đèn phù hợp, vượt trội so với các bộ định thời cố định.

Việc ứng dụng máy tính giúp thu thập dữ liệu chính xác, cải thiện luồng giao thông và đặt nền móng cho các hệ thống điều khiển thông minh, tự động hoàn toàn như hiện nay.