Шнобелевская премия 2021 по кинетике

Шнобелевская премия 2021 по кинетике

За проведение экспериментов с целью выяснить, почему пешеходы иногда сталкиваются с другими пешеходами

Кацухиро Нишинари (Katsuhiro Nishinari)

Человеческие толпы представляют собой парадигматические примеры коллективного поведения, возникающего в результате самоорганизации. Понимание их динамики имеет решающее значение для управления массовыми мероприятиями и ежедневным пешеходным транспортом. Хотя недавние открытия подчеркивают, что взаимодействия пешеходов в основе своей являются предвосхищающими по своей природе, не совсем понятно, приносит ли и как индивидуальное ожидание функциональную пользу группе. Авторы показывают связь между индивидуальным ожиданием и формированием возникающего паттерна в экспериментах по формированию полос движения, когда однонаправленные полосы образуются спонтанно в двунаправленных пешеходных потоках.

54 участника мужского пола набраны для исследования из числа студентов университета. Провели эксперименты, в которых 2 группы, по 27 пешеходов в каждой, участвовали в двунаправленных потоках в прямом имитационном коридоре 10 на 3 м. Возложили дополнительную задачу на 3 участников одной из групп. Каждый из этих 3 человек использовал мобильный телефон во время ходьбы, чтобы визуально отвлекать пешеходов и вмешиваться во взаимодействие между ними. Задача мобильного телефона - выбрали задачу набора текста, которая явно отвлекает зрительное внимание пешеходов.

Предположили, что отвлеченные пешеходы, расположенные в передней части группы, которые непосредственно сталкиваются с приближающейся толпой, будут иметь наибольшее влияние на общую динамику массы. Кроме того, внедряли в поток 3 медленно идущих пешеходов. Регистрировали область измерения сверху с помощью видеокамеры Sony FDR-AX60 на высоте 21 м. Участники были одеты в черные футболки и кепки разного цвета (желтые или красные), чтобы легче отличать разные потоки друг от друга. Рассчитали скорость ходьбы каждого пешехода, определяемую как пройденное расстояние в зоне измерения, деленное на время перехода. Пешеходы в передних условиях были значительно медленнее, чем в исходных условиях. Отвлеченные пешеходы, находящиеся на переднем плане, мешали процессу самоорганизации общего потока.

Мобильные телефоны, впереди группы, значительно повлияли на начало формирования полосы движения и общую скорость ходьбы. Возникает следующий вопрос: как отвлечение влияет на индивидуальное поведение, в частности, на предотвращение локальных столкновений? Пешеходы должны совершать резкие повороты или шаги, чтобы избежать столкновений. Они имеют тенденцию замедляться до и ускоряться после больших отклонений. Они избегают столкновений локально, резко и внезапно.

Юта Нишияма (Yuta Nishiyama), Технологический университет Нагаока (Nagaoka University of Technology), Хисаши Мураками (Hisashi Murakami), Клаудио Фелициани (Claudio Feliciani), Кацухиро Нишинари (Katsuhiro Nishinari), Токийский университет (University of Tokyo), Япония, напечатал статью "Взаимное ожидание может способствовать самоорганизации в человеческих толпах", "Достижения науки" (Science Advances), 7(12), 17 марта 2021.