Ученые из Университета ИТМО создали детализированную модель поведения толпы
Чтобы описать потоки людей математически, ученые используют методы мультиагентного моделирования. Такой подход означает, что поведение общего потока определяется траекторией и скоростью движения отдельных агентов. В свою очередь, действия каждого участника толпы контролирует его собственный искусственный интеллект. Сотрудники Института наукоемких компьютерных технологий (НИИ НКТ) Университета ИТМО при участии Национального автономного университета Мексики, Амстердамского университета в Нидерландах, Массачусетского технологического института и Северо-восточного университета в Бостоне (США) разработали среду для объединения мультиагентных моделей, описывающих поведение пешеходов во время массовых мероприятий и экстренных ситуаций. С помощью новой программы, названной PULSE, исследователи совместили модель эвакуации посетителей из здания кинотеатра с моделью дорожного движения в прилегающем районе. Об исследовании сообщает журнал Future Generation Computer Systems.
«Существует немало инструментов для построения и "склейки" моделей, но из-за ряда технических ограничений они не подошли нам, и мы были вынуждены создать свое программное обеспечение, — рассказывает Владислав Карбовский, старший научный сотрудник НИИ НКТ, доцент кафедры высокопроизводительных вычислений Университета ИТМО. — Контекстный подход позволяет получать более полную картину происходящего и уменьшает неопределенность, которая возникает, когда мы моделируем поведение толпы».
Мультиагентные модели призваны решать две задачи. Во-первых, это краткосрочное прогнозирование в режиме «что будет, если». Воспроизводя различные сценарии (пожар, наводнение, перекрытие одного из выходов
На основе разработанных средств ученые строят прикладные исследования. «В прошлом году, например, мы работали над оптимизацией расположения датчиков в терминале аэропорта Пулково в Санкт-Петербурге, — говорит Владислав Карбовский. — Этой весной мы присоединились к проекту, направленному на сбор и изучение информации о потоках паломников, посещающих крупнейший религиозный фестиваль Кумбха-Мела в Индии. Совместно с индийскими и голландскими специалистами мы исследуем массовые мероприятия этого фестиваля и строим модели людских потоков».
Число посетителей праздника достигает ста миллионов человек. При таком количестве людей происшествия нередки. Чтобы помочь организаторам фестиваля лучше подготовиться к непредвиденным ситуациям, ученые создали модель для двух индуистских храмов. Ее можно использовать, чтобы понять, как избежать давки, если, например, начнется дождь и толпа людей устремится в здание.
Перед тем, как строить модель, ученые собирают данные об участниках толпы, используя камеры видеонаблюдения, специальные браслеты, опросы и интервью. Полученная информация анализируется программами, которые определяют плотность потока, траекторию и скорость посетителей. Для имитации же экстренной ситуации — например, эвакуации из здания — ученые делают поправку на человеческое поведение. «Самое сложное при моделировании паники — это получить опытные данные о шаблонах поведения и вероятности выбора эвакуационных путей», отмечает один из авторов статьи, инженер НИИ НКТ Даниил Волошин. Мультиагентные модели требуют серьезных вычислительных мощностей, поэтому ученые не только оптимизировали производительность разработанной среды, но и использовали технологии облачных вычислений, объединяя до десяти различных моделей, в том числе модель распространения инфекций.