虛擬人群模型:預防群體災難

　　對人群行為進行建模可以幫助工程師們設計建筑物和其他的公共空間，這樣就能夠避免緊急情況下發(fā)生死傷事件。但是，逼真模仿現(xiàn)實的虛擬人群設計還是有難度的。

　　歐洲的研究人員表示，基于視覺這種認知要素的簡單模型可以預測不同類型人群中的行人行為。這代表已經(jīng)打算拋棄純物理模型的該領域的重大進步。

　　“沒有哪種清晰的方法可以描述出單個個體的認知過程，但是基于視覺的方法實際上很簡單，”來自蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學院的德克·赫爾本（Dirk Helbing）說，他與來自法國圖盧茲第三大學的梅迪·穆薩（Mehdi Moussa?d）和蓋·瑟朗拉茲（Guy Theraulaz）合作開展這項工作。

　　這項課題刊登在美國國家科學院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences）上，是受之前一個研究的啟發(fā)，那個研究使用眼球追蹤的數(shù)據(jù)來確定人們怎樣預測氣球的軌跡從而抓住它。許多研究都表明，走路就像接球一樣，是由視覺控制的。所以研究人員猜測，使用視覺因素，尤其是視線和能見度，可以對人群行為建立更好的模型。

　　研究人員讓虛擬人群成員能夠“看到”其周圍的環(huán)境并進行相應的活動。他們驚喜的發(fā)現(xiàn)，只要把人群的物理效應也作為一個整體來考慮，視覺模型對于小規(guī)模和大規(guī)模的人群都能進行很好的行為預測。他們說這個模型可以幫助避免人群災難， 比如去年夏天在德國舉行的愛的巡游（Love Parade）集會導致19個音樂會聽眾死亡的事件。該模型為設計者提供關于行人如何嘗試快速通過特定空間的信息。

　　模型主要顯示了視覺是怎樣影響行人的方向和速度這是一個人在行走過程中互相對抗的兩股力量。研究人員應用模型并將其預測結果與實際生活中的行人場景數(shù)據(jù)進行比較，來預測行人的運動軌跡。他們發(fā)現(xiàn)這兩個軌跡幾乎完全匹配。

　　要對人群災難進行建模，必須同時考慮到有意識和無意識的行為。行人能看到什么固然重要，但有時對人群的推和拉更重要。“當人群密度開始變大的時候，簡單模型是不夠的，”瑟朗拉茲說，“必須考慮身體接觸的規(guī)則。”

　　把身體力量元素放進視覺模型中可以讓研究人員預測不同擁擠環(huán)境下的行人行為，比如在阻塞出口處的人員堵塞或者在一個行人跌倒后的連環(huán)相撞。

　　當研究人員把改進的模型應用到真實的堵塞災難時，他們能夠預測危險級別最高區(qū)域的位置并繪制出緊急情況下的行人碰撞發(fā)展情況。“這是最危險的事件類型，”赫爾本說。“你可以做事后視頻分析，但即使這樣，也很難看清楚將會發(fā)生什么，因為人們幾乎不動。”

　　視覺模型最大的優(yōu)點在于它的多功能性，英國倫敦大學學院（University College London）研究人群建模的城市規(guī)劃研究員邁克爾·巴蒂（Michael Batty）說， “這與行人狀況的所有方面都有關系，也是其可實驗性的原因。”他說。研究人員建議用模型來分析低能見度情況下的人群災難，比如火災，可以幫助改進人群導航機器人的設計。