Роботизированная толпа

Беспилотные автомобили, летающие устройства, помогающие в поиске пропавших людей, роботы-охранники и системы, прогнозирующие поведение людей в чрезвычайной ситуации (ЧС). Звучит как сюжет фантастического фильма, а уже сейчас в Университете ИТМО, в центре изучения и разработки мультиагентных систем MULTIAGENT SYSTEMS, студент 4 курса Егор Мариненков занимается созданием мира будущего. Анастасия ПЕТРОВА побеседовала с Егором и теперь знает, к кому обращаться за помощью при проектировании безопасного офиса и почему ученые так не любят изучать поведение людей.

— Как ты начал работать в лаборатории?

— В конце первого курса Илья Игоревич Викснин вел у меня дискретную математику, и когда я пришел сдавать зачет, он сказал, что будет неплохо, если я начну заниматься актуальным направлением, которым еще никто не занимается. Так все и началось. Наш центр разрабатывает мультиагентные системы, на тот момент это были беспилотные автомобили, изучение поведения толпы и беспилотные квадрокоптеры. В случае с автомобилями речь идет о бесконфликтном существовании. Есть зоны конфликта, например перекрестки, и задача автомобилей — разъезжаться самостоятельно, без участия человека. С квадрокоптерами сложность в том, что добавляется третье измерение, просчитывать все конфликтные ситуации становится сложнее.

— А где можно применять ваши разработки?

— Беспилотные автомобили — очень актуальная тема и те программы, что у нас есть, уже можно внедрять. Алгоритмы мы тестируем на моделях, на маленьких машинках, осталось применить их к реальным условиям. Сейчас уже ездят по дорогам беспилотные автомобили от Яндекса и Google, но проблема в том, что они никак не взаимодействуют друг с другом. Если мы применим наши алгоритмы в этих машинах, они смогут сами решать конфликты и прокладывать безопасные маршруты. Взаимодействие между элементами системы — главная цель мультиагентных систем.

— Ты занимаешься в основном изучением поведения толпы или во всем разбираешься одинаково?

— Нет, вообще я с конца первого курса занимаюсь в основном квадрокоптерами, но и другие области, конечно же, затрагиваю, потому что мы делимся опытом со студентами, выступаем на конференциях и участвуем в научных мероприятиях. Приходится разбираться во всем.

— В каких мероприятиях вы уже участвовали?

— Из последнего — мы выезжали на Geek Picnic в Санкт-Петербурге и Москве со стендом с беспилотными машинами. Из нового — делали стенд с машинками-охранниками. На нем был макет помещения, две машинки, связанные друг с другом, которые прочесывали территорию и выявляли нарушителей. Допустим, есть склад или офис. Поступает сигнал, что где-то разбили стекло. Машинам нужно выехать на место и проверить, так это или нет, и найти нарушителя. Мы подключили туда теорию графов: чтобы выявлять предположительное место, где может находиться нарушитель, машинки могли менять свой маршрут — так снижается вероятность пропустить нарушителя.

— А какую технику вы используете?

— У нас стандартные камеры от Raspberry Pi, они спереди у машины. Все остальное, что машины могут видеть, — за счет связи с другими, еще у нас установлены дальномеры для оценки расстояния.

— Как попасть в вашу лабораторию?

— Мы скорее центр для студентов, чем лаборатория. Обычно набираем людей с нашего факультета, но если у ребят есть желание заниматься, мы с радостью принимаем новых людей. Мы не только занимаемся обучением, но и выполняем проекты от университета и сторонних компаний.

— Какие проекты у вас бывают?

— Мы выполняем проекты, связанные с оценкой безопасности планировок при проектировании зданий, на основе симуляций толпы в ЧС. Выявляем наличие нарушений функциональной и информационной безопасности, разрабатываем и внедряем методы, противодействующие различного рода нарушителям в подобных системах.

— Как изучать поведение толпы?

— Все строится на математике. Наша первостепенная задача — представить человека в виде набора математических показателей и формул. Задача сложная, но при этом интересная и до конца не решаемая, потому что человек непредсказуем из-за его эмоций, которые в чрезвычайной ситуации перекрывают разум. Первоначально мы взяли модель социальных сил, разработанную в двухтысячных годах. Она основана на том, что поведение толпы схоже с поведением частиц в ньютоновской динамике. Эта модель не учитывает эмоции человека, поэтому она далека от реалий. Мы смоделировали свою теорию, описывающую, как люди будут вести себя при ЧП, и проверили ее на данных о количестве пострадавших и схемах эвакуации посетителей при пожаре в клубе «Хромая Лошадь», у нас получилась погрешность в 10 % от реальной статистики. Вот эти 10 % и есть эмоциональная составляющая людей. Мы хотели бы сделать что-то наподобие эксперимента на людях, но это запрещено, а если мы будем предупреждать их, данные заведомо будут ложными, потому что участники будут знать, что это эксперимент.

Пожар в клубе «Хромая лошадь» в Перми — крупнейший по числу жертв пожар в России, произошедший 5 декабря 2009 года. В результате пожара погибли 156 человек.

— По каким показателям оценивается поведение толпы?

— Мы исходим из того, что толпа — это единый мозг, единая система, и не выделяем конкретных людей. Люди ориентируются на тех, кто есть — на лидеров, явных или неявных, и действуют сообща. Мы сейчас ввели понятие лидера. В кафе и ресторанах это официанты и управляющий персонал, потому что, скорее всего, люди побегут за ними. Эти доработки мы внедрили и при моделировании ЧП в клубе «Хромая Лошадь», наша погрешность уменьшилась, но не сошла на ноль, потому что люди все же непредсказуемы в экстренных ситуациях.

— Недавно ты участвовал в мероприятии, где читал лекцию о ваших исследованиях в области изучения поведения толпы, расскажи об опыте в роли спикера.

— Это мероприятие было приурочено к Хэллоуину и проходило в библиотеке. Организаторы предлагали озвучить страшные истории, привязанные к научным исследованиям. Сначала нас звали рассказать на тему восстания машин, но потом остановились на предотвращении чрезвычайных ситуаций. Я рассказывал, с чего мы начали, как это работает, на основе каких алгоритмов. Многое мы подсмотрели у природы: поведение пчел, голубей и муравьев. Потом я говорил о том, как будет происходить эвакуация в помещении, где мы проводили мероприятие, предложил внедрить так называемых лидеров, тех, кто будет направлять толпу, и организовал эксперимент. По итогу выявили недочеты в проектировании здания. На этом мероприятии было сложновато: одно дело выступать на конференциях для подготовленной аудитории, а тут надо рассказать просто и интересно, плюс надо было вжиться в роль и попытаться рассказать как будто страшную историю.