1. Як населити віртуальний світ
2. Контроль над світом
3. Кібергероі з інтелектом
4. Паніка в комп'ютері
5. Модель проти Шайтана

Світ комп'ютерних симуляторів великий і різноманітний. Хочеш - сідай за штурвал авіалайнера, хочеш - керуй танком, поїздом або яхтою. Залишилося симулювати людини. Навіщо?

Люди та інші живі істоти заселили віртуальні світи ще на зорі комп'ютерної графіки. Кому з нас не довелося громити двомірних фашистів в простенькому, але забавний «Вольфенштайн»? 3D принесла з собою більш реалістичних персонажів. Реалістичних на вигляд, проте поведінка і реакції кібергероев природними не назвеш. Всі їх дії підкоряються більш-менш складного набору алгоритмів. Для гри згодиться і це, але на комп'ютерах не тільки грають. Професійні симулятори часто використовуються в якості тренажерів для тих, хто в майбутньому зустрінеться з «програними» ситуаціями в реальній дійсності.

Як населити віртуальний світ

Американська компанія Boston Dynamics, орієнтована, очевидно, на замовників з військового відомства, добре відома своїми проектами в галузі робототехніки. Її конструктори намагаються реалізувати в своїх машинах принципи локомоторікі живих істот - від людини до собаки. Є у Boston Dynamics і інше, менш відомий напрямок, відповідне до теми єднання живого і віртуального трохи з іншої сторони. В рамках проекту DI Guy ведуться виробництво і подальша розробка програмно-графічного пакета, в якому втілена реалістична модель людської поведінки. Список постійних споживачів цього продукту вражає: всі види збройних сил США плюс найбільші військово-промислові та аерокосмічні корпорації Заходу, такі як Boeing, BAE Systems або Raytheon, так що тут не до іграшок.

Контроль над світом

Сучасні програмні продукти, що моделюють як індивідуальне, так і колективне людську поведінку, надають користувачеві можливість управляти кіберперсонажамі на різних рівнях. Їм можна ставити найпростіші завдання, буквально кліком миші наказувати набір стандартних дій або прокреслюють траєкторію руху. Інший варіант - програвати сценарії під управлінням штучного інтелекту, який враховує всі фактори, що визначають дії і вчинки.

Завдання специфічного професійного тренажера - сформувати правильну реакцію того, хто навчається в конкретній ситуації. Наприклад, в бою, під час штурму об'єкта, при патрулюванні вулиць великого міста, при зльоті та посадці літака з борта авіаносця. Відтворити в 3D-графіці матеріальне середовище будь-якої з цих ситуацій не складе проблеми: динамічні характеристики літаків, кораблів і бойових машин описати математично не складно, набагато простіше намалювати ландшафт. Однак населити ці простору людьми, чия поведінка відповідатиме (нехай у відомому наближенні) реальної ситуації, набагато важче. Це завдання вирішується в рамках окремого напрямку досліджень, що знаходиться на стику психології і ряду математичних дисциплін, в тому числі статистики і теорії ймовірності. Адже мотиви виробленого людиною дії залежать від величезної кількості змінних факторів, серед яких його фізичний і психічний стан, реакція на середу, дії оточуючих.

Кібергероі з інтелектом

Модель людської поведінки у всьому його різноманітті втілена в базовому елементі пакета DI Guy- модулі штучного інтелекту. Інші елементи (DI Scenario, DI SDK, DI Motion editor) дозволяють як створювати ситуативні середовища за участю людей заново, так і впроваджувати кіберперсонажей в простір існуючих симуляторів. Кожен з персонажів стане працювати як автономний «агент» під керуванням штучного інтелекту, а співтовариство при цьому буде демонструвати властиві йому особливості колективної поведінки.

Інакше кажучи, штучний інтелект і програмно-графічні засоби допоможуть відтворити достовірну картину бою, вуличного походу, бандитської «розборки» в трущобах, причому в виконуваних сценаріях можуть брати участь не тільки люди, але, наприклад, і коні, і навіть курчата.

Інтерес військових до подібних продуктів обумовлений не тільки можливістю відтворити сценарій зіткнення з імовірним ворогом, але і необхідністю відрепетирувати взаємодія солдатів з численним мирним населенням, з урахуванням тієї обставини, що окремі представники цього населення можуть мати зовсім мирні цілі. Як виділити в натовпі жителів контрольованого іноземною армією міста (Багдада, наприклад) потенційного повстанця-бомбиста? Ускладнює завдання і те, що поведінка людей іншої культури (аж до жестів і міміки) може помітно відрізнятися від звичного спостерігає: здається підозрілим далеко не завжди означає небезпеку і навпаки. Однак, якщо инокультурную модель вивчена і реалізована в тренажері-симуляторі, який пройшов підготовку набагато легше орієнтуватися.

Щоб зрозуміти, як поведе себе маса Homo sapiens в заданій ситуації, недостатньо встановити кількість людей і фізичні параметри будівель, вулиць, виходів, сходів і т. Д. Обов'язково треба взяти до уваги той факт, що люди в натовпі постійно обмінюються різноманітною інформацією. Це не тільки слова, а й емоції, жести, характер руху. Наприклад, встановлено, що якщо одна людина в натовпі раптом різко зупиниться, то від нього по всій масі людей будуть розходитися хвилі, які можуть загальмувати рух і привести до тисняви. Вираз паніки на обличчі, швидше за все, буде передаватися по ланцюжку незнайомих один з одним людей. Грають свою роль і вкорінені в психології городянина звички, наприклад бажання пройти до мети руху найкоротшим шляхом.

Паніка в комп'ютері

Моделювання поведінки великих мас людей (навіть не завжди агресивно налаштованих) - найскладніше завдання для фахівців в цій області. Проблема не тільки в тому, що поведінка індивіда в масі собі подібних піддається факторам «стадного почуття», але також і в тому, що деякі ситуації просто неможливо прорепетирувати в реальності, а значить, цінність їх математичного моделювання сильно зростає. Пол М. Торренс, керівник лабораторії геосімуляціі Університету штату Арізона, пояснює це так: «Провести реалістичну тренування евакуації великої кількості людей з будівлі практично неможливо, так як відсутній фактор паніки, точно так же не можна перекопати все місто, щоб зрозуміти, як перерозподіляться потоки пішоходів ».

Вишукування співробітників лабораторії Торренса йдуть в тому ж руслі, що і роботи дослідників з Boston Dynamics, проте більше орієнтовані на моделювання поведінки мас людей саме в умовах сучасного мегаполісу.

Найважливіше - закласти в математичну модель поведінки натовпу певні стандартні ситуації, які здатні з великою часткою ймовірності перетворити мирний мітинг в натовп погромників або організований вихід уболівальників зі стадіону в смертельно небезпечну тисняву.

Недитячі комп'ютерні ігри, в які грають співробітники лабораторії геосімуляціі Університету штату Арізона, дають можливість поглянути на динаміку руху великих скупчень людей з будь-яких ракурсів, в тому числі з недоступних вуличного спостерігачеві без спеціальних засобів. Але головне - це працездатність моделі. Неодноразово в минулому робилися спроби зрозуміти механіку руху натовпу, наприклад, через фізичні характеристики руху рідини. Творці сучасних математичних моделей поведінки мас намагаються враховувати також поведінкові моделі складових натовп індивідів. Натовп - це не точки на екрані. Кожна людина привносить в дію спільноти свій характер і досвід.

Співробітники лабораторії ретельно проглядають записи з відеокамер, які фіксують скупчення людей, і намагаються виявити певні ситуації, які часто викликають свого роду ланцюгову реакцію і змінюють характер поведінки всієї людської маси. «Кожна людина в натовпі, - вважає Торренс, - привносить туди весь свій соціальний, культурний і гендерний досвід, а також досвід поведінки в конкретному оточенні». Цей досвід обов'язково повинен бути вивчений і включений в модель, так як поведінка однієї людини цілком здатне викликати реакцію «колективної свідомості», часом досить бурхливу.

Дослідження вчених з Університету Арізони, що дозволяють моделювати рух людських мас в мегаполісах, не тільки допомагають вирішити проблеми міського планування і забезпечення безпеки масових заходів, але мають прикладне значення для управління санітарно-гігієнічної обстановкою. Наприклад, якщо потрібно оцінити швидкість можливого поширення вірусу грипу.

Модель проти Шайтана

Методи, розроблені в ході створення математичних моделей поведінки великих мас людей, доводять свою працездатність яскравими прикладами. Щорічне паломництво мусульман до Мекки (хадж) не раз закінчувалося кривавими трагедіями, що відбувалися під час традиційного ритуалу «побиття камінням Шайтана». Ритуал проходить на мосту Джамарат неподалік від Мекки і складається в метанні каменів у встановлені на ньому колони. При великому скупченні людей відскакує від колон камені наносили каліцтва і навіть смертельні рани паломникам. Додатково виникала панічна тиснява, в якій в 2006 році, наприклад, загинули 362 людини. Але на наступний рік жертв вдалося уникнути. Одна з причин такого різкого виправлення ситуації полягає в тому, що влада Саудівської Аравії вдалися до послуг британської компанії Crowd Dynamics, також займається моделюванням поведінки натовпу в міській інфраструктурі. За її рекомендацій міст зробили двоповерховим, поміняли форму колон, а потоки паломників впорядкували. Зіграли свою роль і інші фактори: були значно зміцнені сили правопорядку, а мусульманські богослови роз'яснили віруючим, що кидати камені можна не тільки після полудня, але і з ранку. В результаті потік побівателей Шайтана став розподілятися більш рівномірно.

Стаття опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №3, Лютий 2010 ).