Цель данной статьи - проиллюстрировать возможности, открывающиеся благодаря использованию мультиагентного подхода - агентного моделирования - для углубления понимания поведенческих явлений, которые могут возникнуть у множества людей, подверженных внезапным колебаниям условий окружающей среды.
Окружающая среда, в которой находятся люди, является типичным выставочным залом, который является частью большего взаимосвязанного пространства, такого как торговый центр или художественный центр. Нормальное состояние характеризуется залом с выставкой произведений искусства, в котором присутствуют люди, находящиеся внутри, чтобы насладиться выступлением. Внезапно срабатывает сигнал тревоги, определяющий наступление критического состояния, активизирующий последовательность аварийных операций. Таким образом, поведение людей внутри зала меняется: от наслаждения выставкой к поиску выхода из нее. В данном исследовании делается попытка выяснить некоторые поведенческие модели, которые могут присутствовать среди людей в реальных жизненных ситуациях. После определения основных количественных допущений с точки зрения пространственной области и числа вовлеченных лиц используется соответствующий инструментарий для решения качественных вопросов. Платформа с открытым исходным кодом NetLogo принята для целей моделирования и фиксирования результирующих моделей поведения.
На самом деле, динамика толпы начала изучаться с помощью подхода гидродинамики частиц, в то время как в настоящее время кибернетический подход, основанный на агентном моделировании, также применяется в этой области как своего рода граница эволюции и по сей день.
Динамика пожаров начала изучаться с помощью классических и продвинутых моделей, хорошо известных (в основном, Navier-Stokes с более или менее сложными пограничными слоями, моделями турбулентности, горения и теплопередачи), а в настоящее время существует также комбинированный детерминистско-стохастический подход, который, хотя уже используется в некоторых из вышеперечисленных передовых моделей (каскад турбулентности, передача излучения, нестабильность), как правило, связан с взаимодействиями (детерминистическими или стохастичными) элементами.
В данной статье рассматриваются некоторые аспекты поведения человека в динамике толпы, особенно те, которые могут возникнуть в критических ситуациях, когда два условия проявляются последовательно: от нормальности к чрезвычайным ситуациям, обычно через внезапный переход.
Поскольку цель заключается в том, чтобы попытаться уловить некоторые существенные особенности возможного изменения поведения людей в критических условиях с помощью агентного моделирования, создается среда для выделения моделей взаимодействия, обрабатываемых в соответствующих симуляциях.
Нечетный протокол: обзор, концепции дизайна, подробности
Нечетный протокол - это график организованного синтетического описания особенностей модели. Обзор: подход мультиагентов, или мультиагентской системы (МАС) - т.е. агентного моделирования, хотя и с немного отличающимися определениями с точки зрения общего видения рассматриваемых здесь концепций - принят для моделирования и изучения возможных изменений в поведении людей при значительных изменениях условий окружающей среды.
Подход агентного моделирования позволяет исследовать отдельные образования и взаимодействия, которые, как можно интуитивно ожидать, появятся, стабилизируются и исчезнут. Поведение людей меняется в результате того, что условия окружающей среды меняются от нормального состояния к чрезвычайному в результате внезапного перехода.
Это означает, что каждый агент выполняет задачу, которая, как правило, будет различаться в зависимости от состояния окружающей среды, чувствительности восприятия и способности агента реагировать, так что каждый агент, возможно, будет иметь свое собственное внутреннее различное состояние производительности. Кроме того, определенное воздействие внутреннего состояния агента может быть связано с состоянием окружающей среды.
Для того чтобы охватить основные аспекты взаимодействия и поведения, необходимо выбрать и смоделировать соответствующие пространственные и временные масштабы: таким образом, после того, как продолжительность изучаемого процесса или явления станет понятной, предсказуемой или наблюдаемой, будут исключены слишком короткие или слишком длительные масштабы.
Концепции проектирования: модель направлена на изучение основных аспектов этой сложной системы, таких как взаимодействие, прогнозирование, возникновение, адаптация, стохастичность, обучение и т.д., а затем характеризует свойства сложной системы: связь, автономия, возникновение, неравновесие, нелинейность, самоорганизация, совместная эволюция.
Детали: инициализация, входные данные, подмодели. Модель инициализируется путем проектирования среды и агентов. Для запуска модели не используются зарегистрированные данные.
Окружающая среда представляет собой интерьер единого выставочного зала. Поскольку в данном исследовании не рассматривается соответствие противопожарным нормам, предполагаемая ширина выходных дверей является хорошей отправной точкой для изучения появления таких явлений, как ожидание в очереди или притяжение.
Нетлого-модели: правила взаимодействия
В данном исследовании используется NetLogo - среда с открытым исходным кодом, специально разработанная для исследований и проектирования в области агентного моделирования. NetLogo использует специфические сущности для моделирования: основными являются патчи и черепахи. Патчи моделируют пространство, черепахи моделируют агентов.
Мир "заворачивается", когда черепахи проходят мимо заплаток на краю мира, появляющихся на противоположном краю, "заворачивается", когда это запрещено. Изменяя масштабы модели, можно использовать дискретные или непрерывные описания. В этом исследовании мир окутан (границы потребностей людей) непрерывным пространством и дискретным временем. Агенты рассматриваются с похожими характеристиками, физическими и когнитивными.
Позиция агентов выбирается случайным образом в начале, если только группа посетителей с лидером не располагается рядом с каким-либо выбранным произведением искусства. Движение агентов зависит от типа агента и состояния дел: в нормальных условиях руководитель будет вести группу посетителей по произведениям искусства, а остальные посетители будут бродить по произведениям искусства.
Будущие шаги в рамках данной исследовательской программы
Дальнейшие шаги в рамках программы исследований - при сохранении той же среды выставочного зала, что и в ходе данной работы, - будут связаны с тем, каким образом агенты могли бы выражать свое поведение.
Создание надлежащего поведенческого пространства в NetLogo поможет углубить понимание системы. Рассматриваются агенты с различными характеристиками, физическими и когнитивными, проверяется определенное статистическое распределение и изменчивость (пол, возраст, здоровье). Это скажется, например, на движении и времени реакции. Будут рассмотрены и изучены несколько альтернативных путей выхода: не только от случайного выбора к менее удаленному выходу, но и от градиента, идущего вслед за полевыми аттракторами.
Кроме того, правила поведения агентов будут эволюционировать от реактивных к адаптивным, и можно надеяться, что изучение опыта расширит потенциал агентов. Для рассмотренных правил агентов будет сделана проверка, чтобы попытаться оценить их влияние на общую динамику системы, начиная с форсирующего срока (эволюция системы обусловлена правилами) и заканчивая пограничным сроком (эволюция системы начинается только с правил).
Кроме того, может оказаться полезным тестирование экстремальных условий с более высокой плотностью скопления людей, что, в свою очередь, требует проверки некоторых измеряемых величин, не скрываемых высокой плотностью самих скоплений людей.