Задачи о динамике людских потоков изучаются с середины XX века. Целью данных исследований, как правило, является создание методик описания движения людей в коридорах и других ограничивающих элементах городской инфраструктуры, определение характеристик и выявление закономерностей такого движения для правильного планирования инженерных сооружений, путей эвакуации и т.п. Можно выделить 4 основных направления исследований:
- моделирование эвакуации из зданий,
- улучшение дизайна или геометрии пешеходной инфраструктуры,
- моделирование поведения толпы на массовых мероприятиях,
- организация движения пешеходных потоков за счет создания правильного управления ими во времени.
Для описания динамики людских потоков в литературе предложено достаточно большое количество подходов и моделей. Их можно разделить следующие группы:
- Континуальные модели, в которых поток людей описывается методами механики сплошной среды в терминах макроскопической плотности и скорости, при этом между ними предполагается некоторая эмпирическая зависимость (т.н. «фундаментальная диаграмма»).
- Модель решеточного газа, в которой поток людей моделируется в терминах кинетической теории газов и статистической физики.
- Метод клеточных автоматов, в котором поведение людей описывается в терминах теории клеточных автоматов, то есть состояние ячейки определяется состоянием окружающих ячеек.
- Модель социальных сил, согласно которой поток пешеходов моделируется частицами, которые взаимодействуют между собой и с различными преградами посредством силовых полей.
В литературе, посвященной моделированию движения пешеходов, также встречается термин «агентное моделирование», смысл которого заключается в том, что движение людского потока описывается совокупностью микросостояний дискретных участников движения (агентов), для которых заданы законы поведения и взаимодействия с другими объектами задачи. Этот термин является более широким понятием, которое включает описанные выше модели решеточного газа, клеточных автоматов и социальных сил как частные случаи.
Все из перечисленных выше подходов для моделирования движения людских потоков являются аналогиями соответствующих методов газовой динамики ‒ методов механики сплошной среды, метода решеточных уравнений Больцмана, молекулярной динамики, отличающихся уровнем детализации описания среды. В рамках настоящего проекта планируется адаптировать еще один метод динамики разреженного газа для изучения динамики людских потоков. Это метод событийного молекулярно-динамического моделирования (EDMD), который по степени детализации и вычислительной нагрузке является компромиссом между прямым статистическим моделированием и классическим молекулярно-динамическим моделированием. Это позволит получить все преимущества молекулярно-динамического подхода (модель социальных сил), но при этом существенно снизить вычислительные затраты.