Моделирование поведения толпы с использованием локальных скалярных полей

• Автор: Гребенников, Роман Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 113 с. : ил.

1.1. Задача моделирования толпы

1.2. Подходы к созданию моделей поведения толпы

1.2.1. Клеточные автоматы

1.2.2. Непрерывные модели

1.2.3. Броуновское движение

1.2.4. Ньютоновская механика.

1.2.5. Мультиагентные методы.

1.2.6. Гибридные методы

1.2.7. Графоаналитический метод

1.2.8. Модель АЭРЬУ

1.3. Исследования о поведении реальных толп

1.4. Выводы
1.5. Постановка задачи.
Глава 2. Моделирование поведения толпы
2.1. Структура предлагаемой модели.
2.2. Правила поведения людей в толпе.
2.3. Типы функций описания полей.
2.4. Поиск оптимального пути.
2.5. Оценка эффективности работы моделей поведения толпы
2.5 Л. Мера средней дистанции пути.
2.5.2. Мера средней кривизны пути
2.5.3. Мера затраченного на путь времени.
2.5.4. Мера доли агентов, дошедших до финиша.
2.6. Выводы
Глава 3. Алгоритмизация процедуры построения набора полей.
3.1. Алгоритмы полей.
3.1.1. Предыдущие работы
3.1.2. Расчет дискретных полей
3.1.3. Расчет непрерывных полей.
3.2. Алгоритм построения набора полей.
3.2.1. Расчет поля цели
3.2.2. Расчет поля дискомфорта.
3.2.3. Расчет функции максимальной скорости
3.3. Обучение системы
3.4. Оценка вычислительной трудоемкости
3.5. Алгоритм расчета вектора движения для участника толпы
3.6. Сравнение с существующими моделями поведения толпы
3.7. Выводы
Глава 4. Программная реализация модели поведения толпы.
4.1. Структура программного обеспечения
4.2. Программная платформа.
4.3. Программная реализация
4.3.1. Модуль Конструктор
4.3.2. Модуль Рендерер.
4.3.3. Модуль Визуализатор.
4.3.4. Формат обмена данными между модулями
4.4. Графический интерфейс.
4.4.1. Окно Визуализатор.
4.4.2. Пример визуализации процесса моделирования
4.5 Обучение модели
4.6. Натурный эксперимент
4.7. Выводы
Заключение.
Литература


Таким образом, во всех этих приложениях можно выделить задачу, заключающуюся в моделировании поведения объектов заданного класса, совокупность которых в общем случае будем называть толпой. Цель работы. Целью данного диссертационного исследования является разработка и анализ моделей поведения толпы для создания новых эффективных технологий и программных средств моделирования толпы. Проведение анализа существующих моделей поведения толпы. Определение системы показателей эффективности поведения толпы. Разработка математической модели поведения толпы на основе локальных скалярных полей. Разработка мультиагентных алгоритмов расчета индивидуальных скалярных полей и вектора движения для отдельных участников толпы, оценка эффективности их работы. Разработка структуры программного обеспечения, реализующего предложенные алгоритмы моделирования поведения толпы. Проведение экспериментальных исследований для оценки практической применимости полученных результатов, проведение натурного эксперимента. Методы исследовании. Для решения представленных в диссертации задач были использованы аналитические и вычислительные методы аппарата математического моделирования, теории управления, численных методов, теории вероятности и математической статистики, теории оптимизации. Для реализации программной системы используются принципы объектноориентированного и функционального программирования. Основные результаты, выносимые на защиту и их научная новизна. Модель поведения толпы, основанная на использовании локальных скалярных полей и позволяющая с более высокой точностью проводить имитационные исследования поведения больших групп объектов в различных условиях. Росвый алгоритм оптимизации подходящего пути для каждого объекта. Система показателей эффективности, позволяющая сравнивать оптимальность поведения толп. Процедура проверки адекватности предложенной модели на основании данных, полученных в результате проведения эксперимента. Структура программного обеспечения, позволяющая проводить полный цикл процесса имитационного моделирования поведения толпы, включающий в себя формирование внешней среды, визуальную демонстрацию деятельности моделируемой толпы, а также сравнение эффективности с уже существующими моделями. Научная новизна. Экспериментально подтверждена адекватность предложенной модели в рамках проведенного эксперимента. Практическая ценность. Практическая ценность результатов данной научной работы состоит в том, что предложенная модель поведения толпы позволяет с большей точностью проводить имитационное моделирование поведения толпы в различных ситуациях и условиях по сравнению с существующими моделями. Разработанное программное обеспечение, реализующее предложенную модель поведения толпы, позволяет экспериментально оценить ее преимущество перед уже существующими моделями. Рекомендации, получаемые в результате работы разработанного программного обеспечения, предназначены для широкого круга специалистов в области проектирования зданий и сооружений и позволяют заблаговременно выявлять проблемные места в процессе проектирования. Теоретические и практические результаты работы внедрены в деятельность ООО МарКо и реализованы в виде программной системы, о чем свидетельствует соответствующий акт внедрения. Данная программная система также зарегистрирована в отраслевом фонде алгоритмов и программ СФАП. Данные, полученные в результате проведения натурного эксперимента с реальной толпой, могут быть использованы для проверки любой другой модели поведения толпы. Полученные в данной научной работе результаты дают основу для дальнейших теоретических и практических изысканий в области моделирования поведения толпы. Апробация работы. Область исследования. Публикации. По материалам диссертации опубликовано научных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 3 страницах и состоит из введения, четырех глав, разбитых на параграфы, заключения, приложений и библиографического списка из 1 пункта. Данная работа также включает в себя рисунков и таблиц. Содержание работы. Во введении описаны цели исследования, дается обзор результатов по главам.