Simulación de flujo peatonal impulsada por ACS2 para dinámicas de multitudes
Autores: Hayashida, Tomohiro; Sekizaki, Shinya; Furuya, Yushi; Nishizaki, Ichiro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Simulación de flujo peatonal impulsada por ACS2 para dinámicas de multitudes
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas aplicadas
Palabras clave
Simulaciones de flujo peatonal
Planificación urbana
Ingeniería del transporte
Respuesta a desastres
Dinámica de multitudes
Comportamiento al caminar
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
Las simulaciones de flujo peatonal juegan un papel fundamental en la planificación urbana, la ingeniería del transporte y la respuesta a desastres al permitir el análisis detallado de la dinámica de multitudes y el comportamiento de caminar. Si bien se han utilizado ampliamente modelos físicos como el modelo de Fuerza Social y Boids, a menudo tienen dificultades para replicar interacciones complejas entre agentes. Por otro lado, los métodos de aprendizaje por refuerzo (RL), aunque adaptativos, sufren de una interpretabilidad limitada debido a sus estructuras de políticas opacas. Para abordar estas limitaciones, este estudio propone un marco de simulación peatonal basado en el Sistema de Clasificación Anticipatoria 2 (ACS2), un modelo de aprendizaje evolutivo basado en reglas capaz de extraer reglas de comportamiento explícitas a través del aprendizaje por prueba y error. El modelo propuesto captura las interacciones entre los agentes y las características ambientales mientras preserva la interpretabilidad de las estrategias adquiridas. Los experimentos de simulación demuestran que los agentes basados en ACS2 reproducen dinámicas peatonales realistas y logran una adaptabilidad comparable a los enfoques convencionales de aprendizaje por refuerzo, como el aprendizaje Q tabular. Además, las reglas de comportamiento extraídas permiten un análisis sistemático de los patrones de movimiento, incluidos los efectos de los obstáculos y la composición de la multitud en la eficiencia del flujo y la alineación del grupo. Los resultados sugieren que el ACS2 proporciona un enfoque prometedor para construir simulaciones multiagente interpretables para entornos peatonales del mundo real.
Descripción
Las simulaciones de flujo peatonal juegan un papel fundamental en la planificación urbana, la ingeniería del transporte y la respuesta a desastres al permitir el análisis detallado de la dinámica de multitudes y el comportamiento de caminar. Si bien se han utilizado ampliamente modelos físicos como el modelo de Fuerza Social y Boids, a menudo tienen dificultades para replicar interacciones complejas entre agentes. Por otro lado, los métodos de aprendizaje por refuerzo (RL), aunque adaptativos, sufren de una interpretabilidad limitada debido a sus estructuras de políticas opacas. Para abordar estas limitaciones, este estudio propone un marco de simulación peatonal basado en el Sistema de Clasificación Anticipatoria 2 (ACS2), un modelo de aprendizaje evolutivo basado en reglas capaz de extraer reglas de comportamiento explícitas a través del aprendizaje por prueba y error. El modelo propuesto captura las interacciones entre los agentes y las características ambientales mientras preserva la interpretabilidad de las estrategias adquiridas. Los experimentos de simulación demuestran que los agentes basados en ACS2 reproducen dinámicas peatonales realistas y logran una adaptabilidad comparable a los enfoques convencionales de aprendizaje por refuerzo, como el aprendizaje Q tabular. Además, las reglas de comportamiento extraídas permiten un análisis sistemático de los patrones de movimiento, incluidos los efectos de los obstáculos y la composición de la multitud en la eficiencia del flujo y la alineación del grupo. Los resultados sugieren que el ACS2 proporciona un enfoque prometedor para construir simulaciones multiagente interpretables para entornos peatonales del mundo real.