Исследователи вычислили "зону комфорта" пешеходов и спрогнозировали траектории их движения

Учёные выявили две "силы социального взаимодействия", которые определяют траектории движения пешеходов в любых узких пространствах.

Фото Free-Photos/pixabay.com.

Прогуливаясь или спеша на работу, большинство людей немного изменяет траекторию движения, чтобы избежать столкновения с человеком, идущим навстречу. Происходит это неосознанно: завидев в нескольких метрах от себя прямо по курсу другого пешехода, люди, как правило, совершают небольшой манёвр, чтобы обойти друг друга.

Можно ли заранее предсказать, как в такой ситуации изменится траектория движения человека?

Чтобы выяснить это, учёные из Технического университета Эйндховена в Нидерландах совместно с коллегами из Италии и США провели весьма любопытную работу.

Команда установила четыре специальных датчика в подземном переходе железнодорожной станции Эйндховен в Нидерландах. В течение шести месяцев исследователи наблюдали за передвижениями пешеходов на довольно ограниченном участке – три на девять метра.

Используемые датчики при помощи инфракрасного лазерного осветителя создавали чёрно-белое глубинное изображение. На таком изображении головы пешеходов, которые находились ближе всего к датчикам, были представлены в виде тёмно-серого пятна, а их плечи имели более светлый оттенок. Это позволило учёным, благодаря специально разработанным алгоритмам, отслеживать движения каждого конкретного человека, а также скорость его ходьбы.

Авторы работы поясняют, что преимущества такого метода заключаются, во-первых, в сохранении конфиденциальности, а во-вторых, в том, что сбор данных можно производить при любом освещении.

В результате специалисты проанализировали пять миллионов траекторий движения людей. Их наблюдения показали, что пешеходы стремятся сохранять дистанцию не менее 75 сантиметров между друг другом.

При этом около девяти тысяч пар людей, попавших под наблюдение, подверглись риску столкновения.

"Из них около 40 пар фактически столкнулись друг с другом. Оставшиеся пары изменили траектории [движения], когда находились на расстоянии не менее 140 сантиметров друг от друга и, следовательно, ещё могли предотвратить столкновение", – рассказывает один из ведущих авторов работы Алессандро Корбетта (Alessandro Corbetta).

Используя гигантский массив данных и прежние наработки, а также результаты наблюдений в других местах, учёные создали модель, которая поможет с высокой точностью спрогнозировать, какими будут траектории движения пешеходов, вне зависимости от того, где именно они будут идти. К примеру, с её помощью можно предсказать, сколько людей, скажем, из тысячи ускорят темп ходьбы, увернутся от столкновения (или не увернутся), либо немного повернут в сторону на относительно узком участке, например, в коридоре или туннеле.

"Чтобы построить нашу модель, мы выявили две "силы социального взаимодействия", которые играют роль: это сила дальнего расстояния, основанная на видении [приближающегося объекта], и сила короткого расстояния, используемая для предотвращения контактов. В результате действия этих сил люди изменяют свои текущие пути для предотвращения столкновений", – поясняет Корбетта.

Авторы уверены, что такого рода исследования позволяют расширить область применения гидродинамики. Учёные поясняют, что этот раздел физики изучает не только движение частиц газа в комнате, молекул воды в море или крупиц в песочных часах. Исследователей интересует динамика "активного текучего вещества", под которым могут подразумеваться и стаи птиц, и косяки рыб на мелководье, и те же пешеходы в толпе.

Рассматривая такие менее традиционные "материи" с точки зрения гидродинамики и физики в целом, можно улучшить понимание первых, считают специалисты.

К слову, это не первая их работа в этом направлении. Ранее команда уже проводила похожий, но менее масштабный эксперимент, и в результате разработала модель передвижений нескольких человек, идущих по коридору.

Сравнив новые данные с уже имеющимися, учёные подтвердили, что "силы социального взаимодействия", о которых говорилось выше, действуют в обоих случаях. Таким образом, второе исследование расширило и дополнило первое, показав, что прогностическая модель движения людей может быть и более "крупномасштабной": по сути, она не зависит от конкретных условий.

К примеру, данные обеих работ показали, что в среднем один из тысячи человек остановится и изменит траекторию своего движения, чтобы выйти из коридора или туннеля с той же стороны, откуда он туда вошёл. Об этом рассказал соавтор обеих работ профессор Федерико Тоски (Federico Toschi).

"Проведение реальных экспериментов имеет решающее значение для развития нашего понимания [динамики передвижений]. Вы никогда не заметили бы эти особенности в лабораторном эксперименте, где участники должны выполнять [конкретные] действия", – отмечает учёный.

Научная статья по итогам работы была опубликована в журнале Physical Review E.

Кстати, сейчас Тоски и Корбетта работают над двумя другими экспериментами. Они хотят выяснить, можно ли управлять перемещениями людей при помощи света, а также изучить поведение школьников, которым нужно одновременно пройти через один и тот же выход, нарушив "зону комфорта".

Добавим, что некоторые учёные используют данные о поведении людей в многолюдных местах для социализации роботов.

Ранее авторы "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) также писали о новой системе идентификации людей в толпе, которая позволят определять личность по запаху.