63ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 2. Ciência da Computação - 12. Simulação

SIMULAÇÃO DE MULTIDÕES – UM MODELO BIO-INSPIRADO

Igor Campos Pinheiro 1 Léo Pini Magalhães 1,2

1. Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação – FEEC - UNICAMP 2. Prof. Dr./Orientador - Depto. de Engenharia de Computação e Automação Industrial – DCA - UNICAMP

INTRODUÇÃO:

A modelagem e simulação de grandes aglomerações de indivíduos tem-se tornado um tema de crescente interesse em diversas áreas da ciência. A análise do comportamento de multidões possui extrema importância para o planejamento e desenvolvimento de áreas urbanas, edifícios e eventos onde haja grande fluxo de pessoas (por exemplo, estádios, casas de shows e grandes congressos). A simulação de grandes multidões também é amplamente utilizada na indústria do entretenimento (filmes e jogos eletrônicos). Este trabalho apresenta um estudo da área de simulação de multidões através da literatura e apoiado com o uso de um simulador (Bio-Crowds) desenvolvido por aluno de doutorado. O protótipo é baseado em um modelo de colonização de espaço proposto, originalmente, para modelar o crescimento de nervuras em folhas e ramificações em árvores. O presente projeto, dividido em duas partes, consiste, em sua primeira fase, num estudo da literatura e do simulador em desenvolvimento executando-se experimentos já realizados assim como modificações na interação programa-usuário tornando o simulador mais flexível e amigável. Na segunda parte do trabalho está sendo desenvolvida uma nova função (pushing) para o protótipo a fim de agregar a esse, novos comportamentos importantes vistos em multidões reais.

METODOLOGIA:

Na etapa de estudos da literatura houve uma maior ênfase na análise dos comportamentos inerentes (próprios da natureza do ser humano) e emergentes (resultado da auto-organização em multidões) observados em multidões. Depois de realizado um estudo mais detalhado das principais funções do simulador percebeu-se uma dificuldade na leitura dos parâmetros e definições do sistema. A solução proposta foi colocar todos os parâmetros de entrada em um script, facilitando o manuseio e a compreensão do simulador por parte do usuário. Os dados de saída do Bio-Crowds para uma análise quantitativa dos resultados são chamados de logs. Utilizando os dados de entrada, são realizados diversos cálculos estatísticos como, por exemplo, médias e desvios padrões, indicando a necessidade de um ferramental robusto e preciso de análise estatística. A proposta apresentada nesse trabalho visa à utilização do software Matlab como ferramenta de cálculo e análise dos dados gerados pelo simulador Bio-Crowds. Para o comportamento emergente denominado pushing, visto em multidões reais, foi implementada uma nova função que realiza uma mudança interativa de densidades locais de marcadores, que auxiliam a locomoção dos pedestres, em porções do cenário onde haja um acúmulo desses.

RESULTADOS:

Após a organização dos parâmetros de entrada em um script, só é necessário compilar o simulador uma vez, portanto, a análise do modelo com a mudança de diversos parâmetros (avaliando sua sensibilidade) torna-se mais eficiente. Para o estudo do uso do MatLab, testes foram realizados e os resultados obtidos foram iguais àqueles quando utilizado apenas o simulador, com a diferença da melhora da precisão. Ao utilizar o Matlab, melhora-se a eficiência do simulador, visto que esse não necessita fazer os cálculos estatísticos com operações em ponto flutuante durante a simulação. Outra melhoria é a maior precisão nos cálculos e a possibilidade de criação de novas análises estatísticas utilizando funções já existentes no Matlab. Para a análise do pushing, foram geradas tabelas e vídeos onde se pôde analisar quantitativamente e qualitativamente o novo comportamento. Antes, os comportamentos pushing e formação de arco não eram observados. Após a mudança, percebeu-se que logo após um acúmulo razoável de agentes próximos a um gargalo, esses se aproximam uns dos outros, aumentando a densidade local. A aproximação dos pedestres e o efeito visual de uma onda se propagando caracterizaram o pushing.

CONCLUSÃO:

A mudança na passagem nos parâmetros de entrada foi importante para deixar o simulador mais simples, robusto e amigável. A proposta de se utilizar o software Matlab como ferramenta de análise estatística dos dados exportados do simulador mostrou-se possível e necessária a fim de melhorar a análise quantitativa e o desempenho do simulador. A solução proposta para representar o comportamento de pushing foi implementada com sucesso no simulador Bio-Crowds. Os resultados obtidos foram condizentes com aqueles previstos atingindo os principais objetivos do trabalho. A proposta também melhorou a robustez do simulador e permitiu a este simular, mais realisticamente, situações onde a densidade local de agentes é elevada, propiciando uma primeira extensão do Bio-Crowds para a simulação de pushing.

Palavras-chave: simulação de multidão, animação comportamental, humanos virtuais.