Fotgängare undviker ständigt kollisioner med mötande människor. Mätare i förväg ändrar de omedvetet sin gångväg för att passera varandra. Fysiker vid Eindhoven tekniska universitet i samarbete med amerikanska och italienska forskare analyserade 5 miljoner fotgängarrörelser vid tågstationen i Eindhoven. De upptäckte att människor vill hålla ett genomsnittligt avstånd på minst 75 cm. Professor Federico Toschi och postdoc Alessandro Corbetta publicerar dessa resultat i dag i tidskriften Fysisk granskning E .

Från all data som tagits, cirka 9, 000 fotgängarpar visade sig vara på kurs mot varandra, med risk för en kollision. Corbetta:"Cirka 40 par av dessa stötte faktiskt på varandra. De återstående paren anpassade sina gångvägar tills de var minst 140 cm från varandra och kunde därför förhindra en kollision."

Med hjälp av denna "big data" ' forskarna utvecklade en modell som statistiskt kan förutsäga fotgängares rörelser mycket exakt. Detta gör att man kan veta i förväg hur många fotgängare, till exempel, i en grupp på 1000 personer, kommer att springa, promenad, undvika, vända eller kollidera i ett definierat område som en korridor eller tunnel.

Två sociala krafter förhindrar kollisioner

Corbetta:"För att bygga vår modell, vi hittade två "sociala interaktionskrafter" som spelar en roll:en långdistanskraft baserad på syn och en kortdistanskraft för att förhindra hårda kontakter. Som en effekt av dessa krafter, människor ändrar sina nuvarande vägar för att förhindra kollisioner."

Med denna forskning, Toschi och Corbetta försöker driva applikationsområdena för vätskedynamik ytterligare. Vätskedynamik omfattar inte bara rörelsen av gaspartiklar i ett rum, vatten i havet, eller korn i ett timglas:de inkluderar också dynamiken i aktivt flytande material, som flockar fåglar, fiskar i en stim eller fotgängare i en folkmassa. Fysik och vätskedynamik kan hjälpa oss att förstå flödet av dessa mindre traditionella system och, på samma gång, studiet av aktiv flödande materia ger nya utmaningar som kan kasta nytt ljus över etablerade tillvägagångssätt.

Forskningen i denna studie bygger på deras tidigare utvecklade modell av några personer som går längs en korridor.

Toschi:"År 2014 övervakade vi en korridor till Metaforum -byggnadens matsal på TU/e ​​-campus i cirka 12 månader. De två sociala krafter som vi ser i den aktuella forskningen vid Eindhoven tågstation integrerades framgångsrikt i den tidigare modellen. På det här sättet, vi förlänger långsamt den enklaste modellen för att förutsäga fotgängares rörelser. "

Båda studierna visar att statistiskt sett, det tycks existera robusta universella drag i publiken, oberoende av den specifika inställningen. "Vi såg i våra data att ungefär en av 1000 människor skulle stanna och vända sina banor, för att lämna tunneln eller korridoren från samma sida som de kom in i den. Trots att de gick ensamma och oavsett motivation. Vi mätte detta både på tågstationen och på campus. Att utföra verkliga experiment är därför avgörande för att öka vår förståelse. Du skulle aldrig ha mätt dessa funktioner i ett labbexperiment där deltagarna instrueras att utföra åtgärder, "Förklarar Toschi.

Samma sensorer som spelkonsolens bar

För sin forskning, Toschi och Corbetta installerade fyra luftsensorer framför framsidan av Eindhoven station. Under sex månader (mellan september 2014 och april 2015) observerade de alla fotgängare inom en zon på 3m x 9m. Sensorerna använder en infraröd laserbelysning för att konstruera en svartvitt "djupbild" av scenen. I en djupbild, fotgängarhuvuden, som ligger närmast sensorn, resulterar i en mörkgrå fläck, medan axlar, som ligger lite längre bort, visas i ljusare nyans. Detta gjorde det möjligt för forskarna, tack vare algoritmer utvecklade i egen regi, att lokalisera och spåra alla enskilda fotgängare och deras hastighet.

Corbetta:"Våra sensorer fungerar på samma sätt som spelkonsoler som registrerar rörelse med en stapel ovanför din TV. Dessa sensorer kommer med starka fördelar:de fungerar bra även i mörker, och de äventyrar inte ens integritet. Data som samlas in omfattar endast djupvärden representerade i grå nyanser. "

Styr fotgängare omedvetet

För Toschi och Corbetta är denna forskningsverksamhet långt ifrån avslutad. "Jag försöker alltid gå ett steg längre i komplexiteten i fotgängarrörelser. Jag drömmer om att så småningom förstå dynamiken hos en hel tät folkmassa, säger Toschi, "Vi arbetar nu med att utvärdera resultaten från vårt experiment på Glow 2017, kallas "rörliga ljus." Där, tillsammans med Intelligent Lighting Institute (ILI) och Philips Lighting, vi tittade på om vi kunde styra människor med hjälp av ljus. Vi låter fotgängare välja att lämna vår utställning genom vänster eller höger utgång. Använda ljus med olika intensitetsnivåer, vi siktade på att ändra routningsbeslut till förmån för en av de två utgångarna. De första resultaten indikerar nu att det verkligen verkar vara möjligt att styra människor.

Vi satte också upp ett experiment i Naturalis-museet i Leiden, där vi undersöker beteendet hos skolbarn som alla måste gå genom en entréport. Vi siktar på att publicera båda resultaten snart. "