8、基于多智能体模型的人群移动模拟研究

基于多智能体模型的人群移动模拟研究

1. 引言

在不同细节层面设计各类环境结构时，从建筑物的走廊或紧急出口到城市或区域规模的整个交通系统，若能预先设想在特定使用条件和自主实体行为下其运行情况，将大有裨益。因此，支持此类领域模拟的模型和技术正受到越来越多的关注。

目前，支持建筑师工作的一种创新趋势是利用虚拟环境，让相关人员能够可视化并比较不同的建筑设计方案。然而，若能在虚拟环境中加入对行人动态的设想，将进一步提升这种方法的效果，因为人类的移动行为对有效行人设施的设计有着深远影响。

现有的行人动力学连续模型多基于分析方法，如社会力模型将个体视为受外力作用的粒子，还有受流体动力学和磁力启发的模型。另一种人群建模方法是采用元胞自动机（CA），它具有离散的空间表示和离散的时间步长。不过，这些方法都将个体视为同质实体，缺乏灵活性和动态性，难以考虑个体行为的变化。而多智能体系统（MAS）由多个可能异质的智能体在环境中行动和交互，能够更好地模拟这种复杂情况。

2. 情境元胞智能体（SCA）模型

2.1 模型定义

SCA 模型是多层多智能体情境系统（MMASS）的一个特定类别，定义为三元组 < Space, F, A >。其中，Space 是一个无向图，由节点（sites）组成，每个节点 p 最多可容纳一个智能体，由三元组 < ap, Fp, Pp> 定义，具体如下：
- ap ：位于 p 的智能体（若 p 为空，则 ap = ∅）。
- Fp ：p 中活跃的场的集合（若没有场活跃，则 Fp = ∅）。
- Pp ：与 p 相邻的节点集合。

2.2 智能体