Моделирование динамики толпы

Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Перейти к: навигация, поиск
"Толпа сверху"

В истории всегда существовал довольно большой интерес к попытке понять и управлять движением и поведением больших групп людей. Зачастую поведение толпы исследовалось в рамках социологии и психологии с целью исследования событий, случающихся в группах людей, объединенных общей целью, и функционирующих как единое целое. В таких случаях люди начинают частично терять свою индивидуальность и совершать поступки в рамках общего поведения толпы.

Толпа – бесструктурное скопление людей, лишенных ясно осознаваемой общности целей, но взаимно связанных сходством эмоционального состояния и общим объектом внимания.

Паника – эмоциональное состояние, возникающее как следствие или дефицита информации о какой-то ситуации, или ее чрезмерного избытка и проявляющееся в импульсивных действиях.

С ростом населения крупных городов, исследования поведения массовых скоплений людей в последнее время становятся все важнее. Следующие проблемы могут быть решены только на основе математического моделирования толпы:

  • оптимизация пропускной способности транспортных систем;
  • действия толпы в экстремальных ситуациях (например, пожар или террористический акт);
  • создание поведенчески-реалистичных виртуальных толп в компьютерной графике в кино и играх.

Разработкой и усовершенствованием моделей, методов и средств компьютерного моделирования толпы занимаются многие отечественные и зарубежные исследователи, среди которых В.М. Предтеченский, М.Я. Ройтман, В.В. Холщевников, С.В. Беляев, А.Н. Овсянников, Д. Толлман (D. Thallmann), С. Мусс (S. Musse), Д. Терзопулос (D. Terzopoulos), Д. Хелбинг (D. Helbing), Р. Хагс (R. Hughes), А. Трюи (A. Treuille), С. Рейнолдс (C. Reynolds) и др.

Сущность толпы можно трактовать несколькими методами, но среди всех исследований на эту тему существует два подхода:

  • дискретный
  • континуальный

В первом толпа представляется в качестве совокупности множества независимых элементов, каждый из которых действует на основании каких-либо правил. В континуальном случае толпа рассматривается либо как жидкость, подчиняющаяся и описываемая гидро- и газодинамическими законами (например, уравнениями Бернулли или Навье-Стокса), либо в форме другой сплошной среды.

На основании данных подходов существует множество методов создания моделей поведения толпы, и их можно разделить на несколько классов:

  • Методы на основе клеточных автоматов. В подобных методах пространство, по которому перемещаются агенты, представляется в виде набора клеток, образующих некоторую периодическую решетку с заданными правилами перехода, определяющими состояние клетки в следующий момент времени через состояние клеток, находящимися от нее на расстоянии не больше некоторого, в текущий момент времени
  • Методы на основе физических процессов динамики жидкости. В данном случае каждый элемент толпы представляет собой частицу, состояние которой описывается уравнениями динамики жидкости (например, уравнениями Навье-Стокса)
  • Методы на основе ньютоновской механики. В подобных методах все социальные силы, действующие на агента в толпе, выражаются в виде сил. Движение агента же описывается на основе второго закона Ньютона
  • Мультиагентные методы. В соответствии с этим подходом, в процессе моделирования не описывается динамическая система в целом, а создается набор элементарных правил, которым подчиняется любой агент в толпе.
  • Методы, основанные на данных, полученных из реальных наблюдений за поведением толп в различных условий. Зачастую подобные методы имеют узкую направленность (применимы, например, только для моделирования пожарной эвакуации).
  • Гибридные методы, использующие комбинацию нескольких вышеперечисленных подходов.

Моделирование поведения толпы позволяет разработать рекомендации специалистам, помогающие обеспечивать высокий уровень безопасности в обыденных и экстремальных ситуациях, оптимизировать различные здания и сооружения с точки зрения эффективности прохождения людского потока, а также эффективно управлять транспортным потоком.

Презентации

СМИ

См. также

Источник — «http://tm.spbstu.ru/?title=Моделирование_динамики_толпы&oldid=18961»