借助人工智能模型专家指点火场逃生紧急疏散策略

　　人流密集的公共场所一旦发生火情，疏散时紧跟大部队是否更安全？建筑物设计出口越宽，疏散是否越快？近日，上海应用技术学院安全工程系专家凭借名为二维元胞自动机的人工智能模型，模拟分析人员紧急疏散时的群体行为规律，为火场逃生和建筑物安全设计寻求秘笈。

　　在课题组负责人赵道亮的电脑显示屏上，只见紫色勾线的建筑物平面图中，几百个不同颜色的小点正争相向出口处移动，时而聚集时而分开，速度有快有慢。这就是我们基于二维元胞自动机设计出的火场模拟人工智能系统，赵老师介绍，建筑物内平面被均匀分成若干网格，代表人的格点，也就是专业术语中的元胞以正常行走速度0.8米/秒在网格间移动。而要将其逼真模拟为需要即刻逃离的火场，还需在这一智能系统中注入规则。例如，距离出口越近的网格，对代表人的元胞的吸引力越大；着火点及其附近网格的排斥力最大，元胞见了就会绕道走。再如，运动中的元胞还有5%的概率暂时停止行动，到了代表楼梯的网格处，行动还会变慢，有亲属关系的元胞会相互等待，努力聚集在一起。立好规矩，这个系统就会自己拍动画片，直观显示人群在各种不同情况下疏散离开建筑的画面，确定性和随机性规律都尽可能合理地展示出来，多次模拟后综合分析，即可了解疏散时的运动机理。

　　研究发现，疏散时跟着大部队也有学问。课题组将逃生时的从众行为分为距离性和方向性两种，前者指个体尽量与周围人群聚集共同行动，后者强调与大多数人的运动方向保持一致，但不紧挨着。

　　哪个更有效率呢？专家首先以一个30米×30米、有着3个出口的超市为例进行模拟，初始时刻随机分布了200人，在不考虑从众心理的情况下，人群疏散完成的平均时间为92秒。当系统中设置了方向性从众规则后，疏散时间平均减少了24%之多；而遵循距离性从众规则，疏散时间增加了8%。课题组分析原因认为，疏散时的距离性从众往往使得出口的利用率降低，造成疏散路径及出口处拥堵等；而方向性从众实际上起到了信息传递的作用，使疏散呈现为一种有序高效状态。

　　出口设计得越宽，人群通过速度越快，疏散时间是否就能大大减少呢？研究发现，疏散速度与出口宽度并不成正比。专家通过3个大小各异、人群数量不同的场景进行模拟发现，当出口宽度大到一定程度后，增大出口宽度对减少疏散时间的意义不大。原因是，人群从建筑物中各个位置赶到出口都需要时间，因此相对而言单位时间内通过出口的人流总量是稳定的，当出口过宽时，这部分空隙就无用了。

　　值得一提的是，研究人员还发现，多个出口间的间距也有最佳值，即出口所在的墙面宽度×0.3。也就是说，如两扇门所在的墙宽30米，而两门门框最近距离为9米时，对人群疏散最为有利。专家分析：因为出口前往往有一个人群等待的扇形缓冲区域，当两门过于接近，两个扇形区将叠加，处于叠加处的人往往难以抉择，从而更加慌乱，也可能增加拥堵导致出口瓶颈；若两门离得过远，则在A门排长队的个体即使看到B门人流速度较快，也可能因为顾忌两门间距较大而放弃去B门，两扇门之间的人流自动调节机制也就失效了。

　　赵道亮透露，该项火灾环境中人流密集型公共场所的人员聚集及疏散机理研究，今年已入选国家自然科学基金课题，小组正在对人工智能系统的模拟规则进一步优化。例如，加入人员倒地行为，强化亲属间相互聚集的趋势，更真实反映火场烟气的高温和毒性对个体生理和行为的影响等。