歩行者集団における自発的同期が促す自己組織化

行人群体的自发同步促进了自组织

基本信息

批准号：
22K14448
负责人：
都丸武宜
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14448/
关键词：
歩行者自己組織化運動多様性同期現象群集歩行

项目摘要

本研究では歩行者集団における歩行周期の自発的な同期現象に着目し、自己組織化への寄与を明らかにすることを目的としている。本年度は外的統制を伴う群集実験を実施し、その解析を行なった。具体的には、横断歩道等でみられる歩行者集団の双方向の流れ（対向流歩行）を再現した実験系において、一定周期の音を流し歩行者がそのリズムに合わせて歩行するという「テンポ条件」での歩行と、通常条件での歩行を実施し、歩行者の両足の運動と歩行軌跡を計測・解析し比較を行なった。足の運動解析からテンポ条件ではリズムに合わせて歩行しており、両足の動きが同期した運動をしているが、通常条件では同期した運動は偶然起こるレベルであった。また、対向流歩行では「レーン形成現象」と呼ばれる同方向に歩行する人々の間で自然といくつかの列が形成される現象が知られているが、歩行軌跡の結果から、外的統制がなされた集団において形成されたこの構造は、通常条件と比較すると形成される列の数が増える等の不安定な構造となることが明らかとなった。歩行者は１対１ですれ違うという単純なタスクにおいても、その場その場で協調的な振る舞いをみせ、相互作用において相手との柔軟な運動の調整を行なっている。本実験で示された介入による集団としての構造の不安定さは、外的に与えられた歩行のリズムに合わせた画一化された運動を行う集団となり、こうした協調的な振る舞い、対向者や同方向に歩行する周囲の歩行者との細やかな調整が困難になったためと考えられる。これらの結果から多様な運動可能性が担保されていることがレーン形成現象という自己組織化のメカニズムの基盤の一つであることが示唆された。これらの結果の一部をSI2022において発表し、優秀講演賞を受賞した。

本研究重点关注一群行人步行周期的自发同步，旨在阐明其对自组织的贡献。今年，我们进行了外部控制的人群实验并进行了分析。具体来说，在一个再现人行横道上看到的一群行人的双向流动（逆流行走）的实验系统中，我们创建了一个“节奏”系统，其中播放固定周期的声音，行人走进去我们按照节奏测量、分析、比较行人的双腿动作和行走轨迹。足部运动分析显示，在节奏条件下，患者随着节奏行走，双足的动作是同步的，但在正常条件下，同步运动处于偶然发生的水平。此外，在逆流步行中，人们知道沿同一方向步行的人之间会自然形成几条线，这被称为“车道形成现象”，但步行轨迹的结果表明外部控制并不有效。表明在此条件下群体中形成的结构不稳定，与正常条件相比形成的柱数增加。即使是在一对一传递的简单任务中，行人也会在现场表现出合作行为，并在交互过程中灵活地与对方协调动作。本实验中显示的干预导致的群体结构的不稳定性导致群体按照外部给定的行走节奏进行标准化动作，而这种合作行为是由于难以进行细致的协调而引起的。与周围的行人朝同一方向行走。这些结果表明，确保多样化的运动可能性是称为车道形成的自组织机制的基础之一。我们在 SI2022 上展示了其中一些成果，并获得了最佳展示奖。