Μοντελοποίηση και προσομοίωση της κίνησης ατόμων στο χώρο σε περιβάλλον πόλης

Abstract

Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, μελετάται το θέμα των μοτίβων της ανθρώπινης κινητικότητας και πως αυτό μπορεί να προσομοιωθεί μέσω της μοντελοποίησης με πράκτορες (Agent-Based Modeling). Ένας τρίτος παρατηρητής, όταν θα έβλεπε την κίνηση τυχαίων ανθρώπων στους δρόμους θα σχημάτιζε μια πρώτη εντύπωση πως οι πορείες που ακολουθούν έχουν έναν παράγοντα τύχης. Οι έρευνες πάνω στα μοτίβα ανθρώπινης κινητικότητας έρχονται να αποδείξουν ακριβώς το αντίθετο. Η κίνηση των ανθρώπων, παρόλο που μπορεί να φαίνεται τυχαία, στην πραγματικότητα περιορίζεται από διάφορους παράγοντες και είναι ως ένα βαθμό προβλεπόμενη. Πράγματι, εάν κάποιος το σκεφτεί, η έννοια της ρουτίνας παίζει κυρίαρχο ρόλο στη ζωή των ανθρώπων και αυτό έχει τις συνέπειες του στην πορεία που ακολουθούν. Για παράδειγμα, μεγάλο ποσοστό των ανθρώπων έχει τουλάχιστον ένα μέρος ενδιαφέροντος (είτε αυτό είναι δουλειά, είτε σχολείο, είτε πανεπιστήμιο, κτλ) και ως αποτέλεσμα, κάθε άτομο κάνει πολύ συχνά διαδρομές μεταξύ αυτού του μέρους και του σπιτιού του. Τέτοιες καταστάσεις είναι εύκολο να προσομοιωθούν με τη μέθοδο του Agent-Based Modeling. Μέσω αυτής, κάθε άνθρωπος αντιπροσωπεύεται ως ένας πράκτορας (agent) μέσα στο περιβάλλον της προσομοίωσης. Σε ένα τέτοιο πείραμα εξετάζονται οι αλληλεπιδράσεις που έχουν τόσο οι agents μεταξύ τους αλλά και με το περιβάλλον. Με τον τρόπο αυτό καταγράφονται φαινόμενα για το σύνολο των agents και όχι μόνο για έναν agent ως μια οντότητα (φαινόμενο Emergence). Για παράδειγμα, μια κυκλοφοριακή συμφόρηση, η οποία προκύπτει από τη συμπεριφορά και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των επιμέρους οδηγών οχημάτων, μπορεί να κινείται προς την κατεύθυνση αντίθετη από εκείνη των αυτοκινήτων που την προκαλούν. Στο πλαίσιο αυτό αναπτύχθηκε μια εφαρμογή για την προσομοίωση της κίνησης των ανθρώπων στο περιβάλλον μιας πόλης. Η εφαρμογή αυτή βασίστηκε πάνω στις μελέτες των μοτίβων ανθρώπινης κινητικότητας και χρησιμοποίησε το Agent-Based Modeling για να δημιουργήσει ένα περιβάλλον προσομοίωσης από το οποίο μπορούμε να λάβουμε στοιχεία για τη συμπεριφορά των ανθρώπων και του συνόλου. Πιο συγκεκριμένα, έγινε η προσομοίωση της εύρεσης ενός χαμένου παιδιού στο παραπάνω περιβάλλον. Ένας agent που αναπαριστά το παιδί κινείται στο περιβάλλον μιας γειτονιάς (ή μιας πόλης) ταυτόχρονα με τους υπόλοιπους agents που αναπαριστούν τους κανονικούς ανθρώπους των οποίων σκοπός είναι να τον βρουν. Κατά την εκτέλεση ενός τέτοιου πειράματος έχουμε την οπτική απεικόνιση αυτής της κίνησης των ατόμων σε συνδυασμό με ποικίλα στατιστικά για το τρέχων πείραμα. λέξεις κλειδιά: Μοτίβα ανθρώπινης κινητικότητας, Μοντελοποίηση με βάση πράκτορες, κίνηση των ανθρώπων σε περιβάλλον πόλης, χαμένο παιδί, προσομοίωση