Шнобелевская премия 2021 по физике

Шнобелевская премия 2021 по физике

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

Федерико Тоски (Federico Toschi)

Возможность понять и количественно смоделировать физику взаимодействия между пешеходами, идущими в толпе, имеет убедительные соответствующие приложения, например связанные с проектированием и безопасностью гражданской инфраструктуры. В работе авторы изучают взаимодействие пешеходов на основе экспериментальных данных наблюдений в разреженных пешеходных толпах. Во время движения пешеходы постоянно адаптируют свои пути, стараясь сохранить взаимные комфортные расстояния и избежать столкновений. Используя высококачественный набор данных, состоящий из нескольких миллионов реальных траекторий, полученных в результате современных наблюдательных экспериментов продолжительностью 6 месяцев на железнодорожной станции, разработали количественную модель, учитывающую взаимодействия в предотвращениях столкновений.

Взаимодействия моделируются в терминах сил как дальнего действия (при взгляде), так и сил ближнего действия (избегание жесткого контакта). Модель представляет собой динамику Ланжевена с быстрыми случайными колебаниями скорости, которые накладываются на медленную динамику скрытой переменной модели: предполагаемой пешеходной дорожки. В случае взаимодействий социальные силы могут действовать как по намеченному пути, так и по фактическому пройденному пути. Модель способна воспроизводить количественно релевантную статистику движения для предотвращения столкновения, такую как статистику бокового смещения и скорости обгона. Также восстанавливаются редкие случаи реальных столкновений.

Более того, сравнение реальных треков с большими наборами данных включает в себя дополнительную вычислительную задачу, которой до сих пор не уделялось внимания: автоматическая идентификация в базе данных, содержащей очень разнородные условия только релевантных событий, соответствующих двоичным взаимодействиям избегания. Чтобы решить эту проблему, предлагается общий подход, основанный на графическом представлении траекторий пешеходов, который позволяет эффективно управлять снижением сложности для эффективной классификации и выбора данных. При работе с большими массами людей, например на вокзалах, выяснение этих простых вопросов быстро становится вычислительно сложной задачей.

Чунг-мин Ли (Chung-min Lee), Калифорнийский государственный университет (California State University), США, Роберто Бензи (Roberto Benzi), Университет Тор Вергата (University of Tor Vergata), Италия, Алессандро Корбетта (Alessandro Corbetta), Джаспер Мееузен (Jasper Meeusen), Федерико Тоски (Federico Toschi), Эйндховенский технологический университет, Eindhoven University of Technology, Ндерланды, опубликовали труд "Физическое моделирование и представление данных о парных взаимодействиях пешеходов", журнал "Физический обзор" (Physical Review E), 98(062310), 14 декабря 2018.