15、基于元胞自动机的行人与群体动力学模型：动机与初步实验

基于元胞自动机的行人与群体动力学模型：动机与初步实验

1. 引言

行人人群具有诸多特征，表明其可被视为复杂实体。例如，对共享空间的竞争与因社会规范产生的协作相互交织；个体的选择依赖于他人过往行为和系统当前状态；还存在自组织和涌现现象。这些都是人群内在复杂性的体现。

建筑师、设计师和城市规划者的工作深受行人在建筑环境中移动研究的影响，而行人的移动又由人类和环境等众多因素决定。研究不同情况（正常或特殊）对人类行为的影响十分必要，如恐怖袭击、骚乱、火灾等突发事件，以及公共活动的组织管理和自然拥挤场所的设计等问题。

因此，科学界对人群模拟的计算模型研究日益增多，这促使了商业现成模拟器的出现，这些模拟器常被企业和决策者采用。尽管该领域研究活跃，但对行人人群复杂现象的理解仍不完整。不过，模型和模拟器已在支持建筑设计师和城市规划者决策方面展现出作用，能让他们设想特定环境中行人人群的行为和移动，制定假设情景并根据特定指标和标准评估决策。

元胞自动机已广泛应用于复杂系统的模拟。在行人模拟领域，一些基于元胞自动机的模型被用作基于粒子方法的替代方案，并影响了基于自主情境智能体的新方法。本文旨在介绍 GA - Ped（Group Aware pedestrians），这是一个基于元胞自动机的行人与人群动力学模型，用于多学科研究行人聚集和人群的复杂动态。该工作是 Crystals 项目的一部分，项目聚焦于采用元胞自动机和智能体方法进行行人与人群建模，研究人类学、文化特征与人群动力学研究现有成果之间的有意义关系，以及异质群体的存在如何影响朝觐和副朝场景中的涌现动态。在行人建模和模拟方法中，人群中行人之间特定关系的影响通常未被考虑或处理得过于简单。在朝觐这一每年有超过 200 万人从 15