Podstawowe algorytmy

Działanie podstawowych algorytmów można prześledzić na przykładzie sytuacji przejścia przez agenta przez pomieszczenie w drodze do drogi ewakuacyjnej.

Pierwszym działaniem algorytmu (punkt 1 na rysunku) jest analiza czy agent „wie”, jak powinien opuścić to pomieszczenie. Jest to prosty test tak/nie z prawdopodobień-stwem zależnym od współczynnika „Wiedza” agenta. Udany test powoduje ominięcie następnego etapu i przejście do wyznaczania trasy.

Następnym punktem (2 na rysunku) jest określenie wyjścia, którym Agent chce opuścić pomieszczenie. Każde wyjście ma przypisane prawdopodobieństwo, iż osoba się ku niemu skieruje. Dodatkowo współczynnik spostrzegawczości może je zwiększyć dla wyjścia oznakowanego jako ewakuacyjne lub w innych przypadkach, gdy wygląd wskazuje na to, iż jest to korzystna droga. Dodatkowo prawdopodobieństwo wyjścia konkretnym wyjściem zwiększa się, jeśli inni agenci w pomieszczeniu kierują się do niego, przy czym agenci, którzy „zdali” test wiedzy w pierwszym punkcie, mają więk-szy wpływ niż inni. Wyjście, którym agent wszedł oraz wyjścia prowadzące do

po-Modelowanie zachowań ludzkich na potrzeby symulacji zdarzeń niebezpiecznych

mieszczeń z niekorzystnym oddziaływaniem (ogień, dym, napastnik) mają zmniejszone prawdopodobieństwo wybrania.

Kolejnym punktem jest wyznaczenie trasy do wybranego wyjścia (3A, 3B na rysun-ku 1). Trasa wyznaczana jest poprzez określenie takiej drogi, gdzie wpływ czynników zewnętrznych jest najkorzystniejszy. Czynnikami korzystnymi są na przykład dobre oświetlenie, poręcze czy inne ułatwienia w poruszaniu. Czynnikami negatywnymi są inni agenci w odległości równej szybkości poruszania, utrudnienia w poruszaniu się (zła na-wierzchnia, ciemność), obiekty, na które należy oddziaływać by móc się poruszać (lekkie meble, które można przesunąć i podobne przeszkody) czy obszary o negatywnym od-działywaniu, takie jak dym czy ogień. Siła tych oddziaływań podczas wyznaczania drogi zależy od współczynników spostrzegawczości dla wszystkich oddziaływań i odporności psychicznej dla takich jak ciemność czy dym (odporność zmniejsza ich wpływ).

Następny punkt jest powtarzany aż do opuszczenia pomieszczenia. Dla kolejnych agentów jest on wykonywany w kolejności wejścia do pomieszczenia. Agent porusza się w przestrzeni po zaplanowanej trasie o odległość wyznaczoną przez współczynnik Szyb-kość modyfikowany podłożem, po którym agent się porusza. Podczas tego ruchu testowa-ne jest czy w przestrzeni zajętej podczas tego ruchu przez jego hibox nie znalazł się hitbox innego obiektu i jeśli to nastąpiło, przeprowadzany jest odpowiedni test oddziaływania. Na przykład, oddziaływanie dwóch agentów może doprowadzić w zależności od ich współ-czynników Siły i wytrzymałości do kombinacji zjawisk – przesunięcia jednego agenta na wolne pole, jeśli takie jest, zatrzymania poruszającego się agenta i zmiany współczynni-ków. Te zmiany mogą obrazować fizyczne oddziaływanie i związane z tym obrażenia, jak i wpływ tłumu na psychikę, na przykład wzrost siły i spadek spostrzegawczości wywołany paniką. W wypadku zatrzymania ruchu, przed następnym krokiem zostaje powtórzony krok wyznaczania trasy. Podobnie wygląda spotkanie z innymi przeszkodami. Wszystkie te oddziaływania polegają głównie na zmianach odpowiednich współczynników agenta.

W niektórych wypadkach współczynniki agenta modyfikują szansę lub poziom zmiany, w innych jest ona stała, narzucona scenariuszem.

Ten schemat działania jest powtarzany dla każdego podstawowego agenta. Istnieje możli-wość dodatkowej modyfikacji dla agentów o specyficznej cesze. Na przykład symulacja osoby poruszającej się na wózku może polegać na innym modyfikowaniu jego oddziaływań na inne modyfikowanie szybkości w zależności od podłoża, czy dodatkowe efekty oddziaływań.

Każde oddziaływanie to proste równanie z zmienną losową, kontrola zajętości prze-strzeni co prawda wymaga więcej obliczeń, ale dzięki implementacji sprzętowej jest li-czona szybko, a najbardziej obliczeniowo wymagające szukanie drogi jest wykonywane tylko w części cyklów. Powoduje to zmniejszenie ilości komend kodu potrzebnych do za-implementowania algorytmu. Dzięki sprzętowemu wsparciu poprzez karty graficzne i mo-duły systemu operacyjnego (directX lub OpenGl) kod wykonuje się znacząco szybciej.

Dodatkowo poziom dokładności można regulować poprzez zmianę skali współczynnika szybkości, im szybkość przekłada się na większą odległość, tym mniej cykli zajmie cała

symulacja. W tym momencie nie można jeszcze powiedzieć jaka jest największa odle-głość, dla której wyniki mają jeszcze praktyczną wartość, ustalenie tego wymaga jeszcze więcej testów. Pewne jest, że musi to być nie więcej niż połowa najkrótszej drogi przez pomieszczenia na drodze ewakuacji.

Co jest interesujące, można wprowadzać w tym modelu agentów, którzy maja inny cel niż ewakuacja. Na przykład, w symulacji pożaru można dodatkowo wprowadzić agentów--strażaków, którzy drogę wyznaczają w kierunku ognia, mają inny wpływ na otoczenie – oddziaływanie na ogień czy na agentów o niskim poziomie wytrzymałości czy szybkości.

Tacy agenci choć zupełnie różni jak chodzi o funkcję, nadal używają tych samych procedur i obliczeń, co znacząco upraszcza programowanie symulacji i zwiększa jej elastyczność.

Pozwala również testować inne sytuacje, nie tylko pożar. Na przykład można w łatwy sposób zasymulować atak przez zarówno pojedynczego napastnika, jak i zorganizowaną grupę, badać przemieszczanie się ludzi podczas imprez masowych czy na obszarze termi-nalu portu lotniczego. Nie wymaga to praktycznie żadnych zmian w samych algorytmach, a jedynie określenia zasad i oddziaływań. Podejście to można łatwo zaimplementować na różnych platformach informatycznych, zarówno używając gotowych programów, jak i tworząc własną platformę. Podobne co do ogólnej zasady rozwiązania zostały

pozytyw-S T A R T

1

2

3 A

K O N I E C

3 B

K O N I E C

Rys. 1. Schemat algorytmu wyboru drogi agenta Źródło: opracowanie własne

Modelowanie zachowań ludzkich na potrzeby symulacji zdarzeń niebezpiecznych

nie ocenione w pracy (Abu Bakar i in. 2019), w której autorzy nie zaproponowali jednak konkretnych rozwiązań, a jedynie ograniczyli się do analizy możliwości.