Столкновение с неожиданными событиями - это то, что ожидается почти ежедневно в реальной жизни. На деле повседневная жизнь не может быть систематической. Некоторые мероприятия могут быть оценены по достоинству, в то время как другие следует, по возможности, избегать или прекращать. Однако плохие события могут происходить без принятия мер предосторожности, и поэтому жертвы могут оказаться неподготовленными. Последствия могут включать в себя различные виды и тяжесть несчастных случаев, а также ущерб, нанесенный окружающей среде и экономике. В качестве непосредственных примеров можно привести ураган "Кэтрин", лесные пожары в форте Мак Мари, сезонные пожары в Калифорнии, обычные обрушения на подземные шахты, террористические акты в закрытых районах, такие как теракт в Париже в 2015 году, 11 сентября 2015 года, атака в Соединенных Штатах Америки и другие.
Спасение окружающей среды и экономики также имеет важное значение, но спасение жизней всегда на первом месте. Таким образом, людей, находящихся в таких опасных зонах, следует эвакуировать с минимально возможным количеством жертв. Это было бы невозможно без хорошо подготовленных планов эвакуации, которые будут направлять людей к наиболее безопасному пути выхода из опасного места, будь то здание, зона военного конфликта, горящий лес, регион, пострадавший от землетрясения и т.д.
Успешная реализация плана зависит от целого ряда факторов, включая человеческое поведение и психологию, серьезность события, знакомство жильцов с местом, присутствие мудрых и спокойных людей, которые могут взять на себя руководство.
Действительно, моделирование человеческого поведения является важным аспектом, который должен быть тщательно рассмотрен для успеха любого вида планирования, которое включает в себя людей. Моделирование поведения человека в последнее время привлекло значительное внимание и стало критически важным как для индустрии развлечений, так и для решения конкретных задач по моделированию толпы людей, таких как безопасность, инженерное и архитектурное тестирование. Это особенно важно в критически важных областях, где необходимо реалистичное моделирование.
Учитывая, что сценарии эвакуации в основном используются для проверки безопасности эвакуации до фактического строительства здания, проведение реальных сценариев эвакуации становится невозможным. Соответственно, альтернативным методом является проектирование виртуального мира, в котором важнейшие факторы учитываются в разработанных сценариях, насколько это возможно.
Система имитационного моделирования плана эвакуации до начала строительства может включать в себя план участка, разработанный архитектором, и проводить моделирование для подтверждения правильности всего плана или предложения некоторых изменений до начала строительства здания или участка. Самая сложная часть – это найти способы моделирования реалистичной среды, в которой поведение отдельных людей, групп и толпы может быть точно смоделировано. Кроме того, предсказать действия людей в панических ситуациях нелегкая задача.
Существующие имитационные модели эвакуации основаны на двух основных подходах: макроскопическом и микроскопическом. Первые методы моделируют среду как сеть узлов и пешеходов как поток. Основное внимание уделяется толпе в целом. Однако микроскопические подходы изучают пешеходов как индивидуумов с различными характеристиками, личностями и способностями. Таким образом, они решают проблему однородности пешеходов.
Моделирование на основе потока
Основным принципом в моделях, основанных на потоке, является аналогия между движением частицы и поведением толпы. Окружающая среда определяется как сеть узлов. Каждый тип физической структуры, такой как комнаты, коридоры и лестницы, соответствует другому узлу в сети. Края представляют собой проходы между компонентами здания. Они переносят время, необходимое для перемещения из одного места в другое, и пропускная способность потока показывает, сколько людей могут использовать этот путь в одно и то же время. Индивидуумы смоделированы как поток. Одним из примеров систем моделирования на основе потока является EVACNET. Это требует от пользователя полной структуры среды и выводит оптимальный план эвакуации из здания за минимальное количество времени, используя метод, основанный на алгоритмах сетевого потока. Взаимодействие эвакуированных лиц с их психологическим состоянием игнорируется при расчетах.
Другие модели на основе потоков, такие как EESCAPE и EGRESSPRO обходят социальные факторы, которые могут возникать в форме интеграции или конкуренции во время эвакуации. Проблема моделирования на основе потока заключается в том, что люди не всегда следуют правилам физики. Они двигаются в произвольном направлении или останавливаются по своему усмотрению. Таким образом, когда плотность пешеходов высока, системы, основанные на потоке, являются более точными.
Моделирование сотовых автоматов
В сотовых автоматах пространство дискретизировано. Существует 3 различных типа сеток, а именно:
- треугольные,
- прямоугольные,
- шестиугольные.
Каждый тип имеет свое особое применение. Например, гексагональная сетка удобна для сложных конструкций препятствий, но не для стен. Наиболее распространенной является прямоугольная сетка, в которой окружающая среда представлена в виде 2D-матрицы, в которой каждая клетка пуста или занята препятствием или человеком. Каждый человек может переехать из текущей камеры в пустую. Могут применяться как микроскопический, так и макроскопический анализ.
Эти типы моделей проще всего реализовать, но они не могут создавать реалистичные модели, поскольку сложно создавать людей с разной скоростью, а направление движения ограничено 4 или 8 способами, в отличие от реального мира.
Агентское моделирование
Мультиагентные системы предоставляют реалистичные решения для моделирования толпы. Потому что они позволяют каждому человеку действовать независимо и в то же время взаимодействовать друг с другом. SIMULEX и EXIT89 - первые попытки такого подхода. Pan предложили иерархическую модель, в которой агенты могут выполнять простые действия, такие как ходьба, бег, остановка и поворот. Эти действия используются для моделирования более сложных действий, которые являются результатом взаимодействия между различными агентами, такими как следующие действия и предотвращение столкновений.
Лестницы являются наиболее важной частью эвакуации, поскольку они являются единственным средством эвакуации в высотных условиях. Лестничные зоны разделены на меньшие участки, где вероятность перехода в соседнюю ячейку определяется выигрышными матрицами. Эти матрицы используются для определения вероятности перехода. Кроме того, они учитывают фактор усталости и в некоторых случаях снижают скорость движения людей.
Моделирование человеческого поведения
Прежде чем строить имитационную модель, важно понять природу поведения человека в чрезвычайных ситуациях, поскольку смертельные случаи и травмы могут быть результатом не только самой чрезвычайной ситуации, но и человеческого фактора. К таким факторам относятся паника, дезорганизованность, нерациональность и неэффективность эвакуации.
Наиболее сложной задачей является точная формулировка поведения, поскольку существует слишком много факторов, влияющих на механизмы принятия решений индивидуумами. Кроме того, окружающая среда характеризуется высокой динамичностью. В случае пожара, например, распространение огня и дыма может повлиять на действия и пути эвакуации, которые могут рассматриваться как безопасные.