論文の概要: SpinFlow: A Physics-Informed Spin Field Framework for Traffic Phase Inference and Transition Detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.23306v1
- Date: Fri, 22 May 2026 07:25:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-25 17:29:20.236595
- Title: SpinFlow: A Physics-Informed Spin Field Framework for Traffic Phase Inference and Transition Detection
- Title(参考訳): SpinFlow: 信号位相推論と遷移検出のための物理インフォームドスピンフィールドフレームワーク
- Authors: Haopeng Deng, Fucheng Zheng, Xinhai Xia,
- Abstract要約: 本研究では,物理インフォームド・スピンフィールド・フレームワークであるSpinFlowを提案する。
SpinFlowは、潜在スピンベクトルと競合平衡写像によって空間的に変化する位相重みをパラメトリズする。
R_q2$ 0.940、PEDドロップ94.9-100%、解釈可能な位相写像は前方精度、物理の整合性、ボトルネックローカライゼーションの3つの不均一基底線を上回る。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Active traffic management (ATM) is frequently hindered by traditional macroscopic models and rigid empirical thresholds that fail to capture metastable phase precursors, resulting in delayed, reactive interventions. To address this, we propose SpinFlow, a physics-informed spin-field framework unifying Kerner's three-phase theory with statistical physics for continuous macroscopic traffic phase inference. Inspired by the Heisenberg model, SpinFlow parametrizes spatially varying phase weights via a latent spin vector and a competitive-equilibrium mapping, allowing synchronized flow to emerge naturally. A physics-regularized Expectation-Maximization algorithm inverts this latent structure from high-resolution trajectories, jointly optimizing the spin field while softly enforcing mass conservation and spatial smoothness. We introduce the Phase Equilibrium Degree (PED) to quantify structural alignment and topologically localize phase-transition points. Across four real-world trajectory datasets, SpinFlow achieves $R_{q}^{2}$ up to 0.940, PED drops of 94.9-100%, and interpretable phase maps that outperform three heterogeneous baselines on forward accuracy, physics consistency, and bottleneck localization. SpinFlow pinpoints congestion nucleation without prior network topology, yielding a data-driven, physics-consistent trigger for ATM.
- Abstract(参考訳): アクティブ・トラヒック・マネジメント(ATM)は、しばしば従来のマクロモデルや、メタスタブル・フェーズ前駆体を捕捉できない厳密な経験しきい値によって妨げられ、遅延し、反応的な介入をもたらす。
そこで本稿では,Kernerの3相理論と統計物理学を融合した物理インフォームドスピンフィールドフレームワークであるSpinFlowを提案する。
ハイゼンベルクモデルにインスパイアされたSpinFlowは、潜在スピンベクトルと競合平衡写像を通じて空間的に変化する位相重みをパラメトリズし、同期フローが自然に出現する。
物理規則化された期待-最大化アルゴリズムは、この潜伏構造を高分解能軌道から逆転させ、質量保存と空間的滑らかさをソフトに保ちながら、スピン場を共同最適化する。
本稿では, 位相平衡デグリー(PED)を導入し, 構造的アライメントの定量化と位相遷移点の局所化を行う。
実世界の4つの軌道データセットの中で、SpinFlowは最大0.940ドルのR_{q}^{2}$、94.9-100%のPEDドロップ、前方精度、物理の整合性、ボトルネックローカライゼーションの3つの不均一基底線を上回る解釈可能な位相マップを達成している。
SpinFlowは、以前のネットワークトポロジを使わずに、渋滞核化を指摘し、ATMにデータ駆動で物理に一貫性のあるトリガをもたらす。
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