理论计算机科学电子说明书353：评估以Markovian中的密闭空间代理商安全

Available 在线www.sciencedirect.comElectronic Notes in Theoretical Computer Science 353（2020）理论计算机科学电子说明书353（2020）61—75www.elsevier.com/locate/entcs评估The安全of Crowds 的以Markovian 中 的 密闭 空间代理 商Enrico理发 店迪普 数学与物理访问 量`a卡 泰利CaDelsac R oCuo RE ，Viamusi 博物馆4125121 布雷西亚Italy ，作者 ： Barbieratounicatt.itMarco恩典迪普电子 ， 信息 与 生物 工程 ， 理工 学院di米兰 ，Via Ponzio 345,20133 Milano ， 意大利Marco . Gribaudo （ 葡萄牙语 ： Marco . Gribaudo ）polimi.itMauroIcono迪普 在 数学 与物理 、访问 量`aD EGliStudi 研究DE lLACam P安娜” L 。 V安妮l李 “ ，Viale 的Lin 林Coln5,81100 卡塞塔Italy ，Mauro . Iacono 。unicampania.it亚历山大H。 Levis乔治 梅森 电气 与 计算机 工程 系大学 、Fairfax ， VA ，美国alevis@gmu.eduabstract他的名言是：“数百万的范式已经被用来模拟一个牧羊人在乌鸦中的行为。While some ap—proaches analyzethe modellization of crowd motion from a physical perspective.（当某人分析crowd motion from a physicalperspective）另一种技术分析则聚焦于类似抽象跟随经典的范式范式（paradigms），作为移动代理或细胞自动化（such as mobile agents or cellular automata），或甚至从社会力量互动的角度来看。Particular interest hasemerged around the topic of crowd behaviour under condition of stress caused by a dramatic event，such asan earthquake，a terrorist attack or a flire.参与的兴趣已经出现在话题周围。 本文介绍了一个小说approachincluding a GSPN to describe the behaviour of an individual，which is subsequently translated into a set ofMarkovian Agents. 本 文 介 绍 了 一 个 小 说 ， approach including a GSPN 来 描 述 其 个 人 的 行 为 ， 因 为 它 是subsequently translated into a set of Markovian Agents. The model under study reproduces in a closedenvironment在封闭的环境中进行开发，触发错误的crowd behaviour。It is possible to perceive that apanic situation can be减轻by enforcing certain measures volving human leaders or small embedded systems（以下简称IT为互联网的强化设备），降低了水平与 风险 相关 的 风险的 安全 。Keywords ：Crowd motion ，菲丽 儿 ，关闭spaces ，Markovian 的代理 人 。https://doi.org/10.1016/j.entcs.2020.09.0191571—0661/© 2020 The Author（s）。由Elsevier B. V.出版1 . 新版 新版 《 中国 移动 通信 技术 规范 》 （http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）.62E. 理发 店ET阿尔Electronic Notes以理论电脑science 科学353（ 2020 ）61-751introduction介绍当紧急情况在密闭空间中爆发时，人们的行为引起了一个关键因素，以确保物理安全并避免意外事件和伤害。在 类似Situations 情况people 的铅might BE不合 逻辑的 ，因为of恐慌 ，And sel defish ， producing situations that could raise the levelof potential danger with respect to the inherent risk 2 to the emergency itself .（ 这 可能 会 提高 潜在 危险 的 水平 ， 同时 尊重 危险 的 相对 性 ） 。这个 问题可以 得到 缓解 ， 通过 proper 培训 ， 如果 能 有 可能 involved 人 是 alreadyknown in advance and somehow阶级 Finable以a Category 类别（ 即 。 workers 工作 者以a关闭环境 ，寿司as（ Irish 或 An ）为了 能够 预测 人们 对 非 预测 紧急 情况 和 组织 suitable 训练 的 反应 ， 模式必须 能够 理解 sponta 的 动力 学panic 恐慌答案INTO有 组织行为 者 。 抽象 化these dynamics requires considering social forces driving individuals ，andaccounting for factors such as the respect of personal space ， or the instinct toavoid obstacles . 社会 力量 驱动 个人 ， 并 占 因素 的 影响 作为 个人 空间 的 尊重 ， 或 对 avoid 客观 的 本能 。When studying crowd motion ， group dynamics（ such as a speed gradient between individuals and the crowd speed ， theviolation of personal and safe space ， mass behavior two to prop - agation ofinformation ， instinctive aggregations near exits or obstacles like arching andclogging ） （ 当 研究 crowd 运动 、 群体 动态 （ 如 个人 与 安全 空间 的 冲突 ） ） 的 本质 聚合 （ 以下 简称 为 超 快 ）emergent 。thisarticle 文章退休 人员a预言Work介绍以[4]，何处Markovian 的代理 商（ 但是 ，[5]） 使用 模型 并 分析 人们 在 封闭 环境 中 的 行为 ， 以及 恐慌 的 情况 发 生 。 We present a more complex scenario ， which the crowd motion isstudied under a stressful situation ， and managed by means of visual signalspositioned in a erent places in the o.我们呈现一个更复杂的情景，因为crowdmotion在紧张的情况下进行研究，并由视觉信号在或表面上定位的手段管理。Individuals have roles also and evacuation follows given guidelines ， previouslycommunicated to each （ 英语 ： Individuals have also and evacuation followsgivened to each ）成员 |TheRemaining 的 Work is 结 构 化 as Follows ： 以 section 部 分 2 ， The 作 者Review 评论The Most Relevant Work on Crowd Motion and dynamics in TolerentContexts ; Section （ 英 语 ： The Most Relevant Work on Crowd Motion anddynamics in ）3矮 个子介绍The理论of妈妈 ？section 部分4讨论a case研究 |finally ，section 部分5 DRAWS结论And供应 商insight about 关于未来 Future工 。2背景 与 相关WorkE. 理发 店ET阿尔Electronic Notes以理论电脑science 科学353（ 2020 ）61-7563Suitable approaches to model crowd 's behavior consist typically of i ） CellularAutomata ， ii ） 基于 场景 的 建模 和 iii ） 多 代理 系统 ， 没有 其他 有 兴趣 的经验 记录 在文学 。《 模拟 一 场 戏剧 性 的 事件 ， 成功 是 一 场 灾难 的 传播 》 The modellationof a dramatic event ， such as the propagation of a fire ， has been研究 ed以在splier Contexts 。 为了Example ，以[8] The作者咨询年open environment where awill is considered by means of Markovian Agent ， studying how the weatherconditions ， such as wind ， and external barriers can signitly a cantly the flamesmotion 开放 环境 哪里 可以 被 Markovian Agent 考虑 ， 学习 如何 天气 条件 ，such as wind ， 以及 外部 障碍 可以 意味 着 一 个 影响 运动 。The propagation ofa fire between buildings is analysed in 一 个 定义 之间 的 传播[14]英文 名称 ：Means of a Numerical Simulation ： The Authors Take数字64E. 理发 店ET阿尔Electronic Notes以理论电脑science 科学353（ 2020 ）61-75物理因素，如温度升高2到多个填充物，热辐射和如此强大。类似 的 方法 可以 被发 现 [13] ， where the fire propagation is examined by considering the e of theburning rate per unit exposed ， 此处 的 传播 是 考虑 每 单位 所 暴露 的 燃烧 率 的检验表面地区And a Function of a Porosity 的因素 。However ， these studies aim at simulating how can spread in closed or openenvironments ， without regard of the crowd motion in discessful （ 封闭 或 开放环境 下 的 传播 ， 没有 干扰 的 crowd motion 的 regard ）Circumstances 。以[16] Inga Deployed a Generalized Stochastic Petri Nets （ GSPN ） to model（ and also predict ） the evacuation of a crowd in a building . （ 模型 和 also 预测 ） 建筑 中 的 crowd 的 疏散 。具体 而言 ， GSPN 是 如何 影响 建筑 中 某 个 地方 的 建筑 结构 的 （ 上篇 ） 。whilst 的Doors can BE either即时过渡 性（ 模拟 ）a门 Door开幕 式 （ 或delayed过渡 性（ 模拟 ）The ACT of离开a room ） 。以[2]阿尔梅达 和 其他 人 讨论 了 在 条件 下 的 乌鸦 的 行为panic by analyzingconditions of violly stress as flocking ， herding ， clogging and arching . 恐慌 分析 条件 的 严重 压力 如 影响 ， herding ， 记录 和 存档 。[ 编辑 ] Abu Bakar and others review some modelling techniques （ 艾布 · 巴卡尔 与 其他 人 回顾 了 一些 建模 技术 ）1]， ， （ 用于 实例 、 基于 代理 的 模拟（ ABS ） 、 社会 力量 模拟 （ SFS ） 和 双 极 混合 ） of 定义 疏散 在 一 个 封闭空间 中 ， 大约 活动 模拟 是 后 准备 工作 的 。 An in—depth discussions aboutthe modellation of a pool一个游泳池的深度讨论of human ， dynamic crowdsimulation ， stress and fears models is presented in 人类 ， 动态 crowd 模拟 ，压力 和 恐惧 模型 是 目前 在[3].格言 ： Slogerent approaches ， such as modelsbased on the leader-followers paradigm ， have been presented . （ 拉丁 语 ：such as model based on the leader-followers paradigm ） 9] Where the authorsstudy a scenario ， consisting of a collec - tive adaptive system （ CAS ） ，perspective of a leader ， performing a random walk ， and an agent act asfollowers . 在 作者 研究 情景 时 ， 包括 了 一 个 集体 适应 系统 （ CAS ） 、 领导者 的 视角 、 进行 随机 漫步 以及 作为 追随 者 的 代理 人 。该 模型 是 由 过程 性代数 分析 的 （ The model is further analyzed by the process algebra ）[10].自动 化 Cellular [19） [15） [22] are based on a own grid-based representationof （ 基于 grid-based 的 grid-representation ）The环境 ，何处Cells DescriptionThe 地 方 State 状 态 of The 系 统 ， which 什 么 evolves in steps according to itsprevious state and the state of near cells with proper rules . （ 按照 原 规则 和 附近的 州 进行 演化 ）在 fluence radius ，Depending 依赖on The KINKIN of问题模特儿 。 Applications span >视频游戏相关Map发展 ，人类饰 Behavior分析 ，支持to技术 规划 （ technical planning ） ， 城市 中 的 行政 管理 与 艺术 机构 智能 行为模型 （ phercial management in cities and artial intelligence behavioral models ）this approach is自然特 。to represent观察And展览 会主要 的 计算 优势 ， 因为 它不是 一般 的 计算 密集 型 和 宽松 的 并行 ， 因为 它 可以 用 最 小 的 负载 来 缩E. 理发 店ET阿尔Electronic Notes以理论电脑science 科学353（ 2020 ）61-7565放。 On the other hand ，it is not specially fit ，to the cells orientedrepresentation ， to applications that are （ 在 其他 地方 ， 它 不是 特别 适合 于面向 单元 格 的 再现 ， 这 是 应用 ）bound 的to Measure 方法speed 速度Andtracing of个人 。基于 云 的 模型 是 基于 物理 和 工程 领域 的 ， 并且 非常 适合 理解 移动 粒子作为 整体 的 新兴 行为 者 ， 包括 边界 和 配套 或 压力 般 的 行为 者 和Densityvariations 密 度 变 量 。 应 用 程 序 管 理 文 件 ： EVACNET 4 [20] providescomputing of optimal evacuation plans in buildings by a flow-based simulation of最 佳 疏散 平面 的 设计 a model representing a network of nodes on which aroom ， a stair or a hallway may be mapped ， and a number of people influingthese spaces by following the network . 一 个 模型 在 房间 里 、 一 个 终端 或 一 个hallway may be mapped ， 以及 一 个 人 的 数量 通过 他们 的 空间 影响 网络 跟随网络 。connections ，which 什么May 的BE Characterized 的BY穿越时 。多 代理 系统 （ MAS ） 自 定义 建模 crowds ， 即 它们 是 基础on66E. 理发 店ET阿尔Electronic Notes以理论电脑science 科学353（ 2020 ）61-75抽象个人的行为，有一个一致而丰富的框架和复杂的相互作用。一 个 智能 代理 正在 被 一 个 智能 反应 型 战略 所 驱动 ， 这 是 articulated in Belief ， Desire andIntention [ . ] 18]确保 自己 具备 自主 决策 的 能力 。代理 商 相互 作用 ， 反应 ，可以 合作 或 竞争 ： 他们 的 进化 是 在 全球 新兴 市场 的 环境 中 描述 和 计算 的个人State 状态can BE观察as a result 。Noticeable are techniques based on （ 可 显 示 技 术 为 基 础 ） SwarmIntelligence 系统在 Which Emergent SO-LUtions ARE GENERATED AS A KINGSof COLLECTIVE INTELLIGENCE of A Population of Single Agents 许多 人 的 集体智 慧 [16]个 人 互 动 与 合 作 （ interacting and collaborating individually on astochastic or chaotic ba-sis ）Markovian Agents 公司（ MA ）[5] Are agents thatare characterized by a stochastic behavior that is described by a discrete - statecontinuous time 马尔可 夫 链 （ CTMC ） 当 代理 商 之间 的 相互 作用 被 分解无影响 CTMC 在 定义 生成 器 中 。MA interact with the environ—ment in whichthey areas well ， allowing a flulexible description of it in terms of obstacles ，distance—like or path like propagation and similar features. MA interact with theenviron—ment in which they areas well，allowing a flulexible description of it interms of obstacles，distance—like or path like propagation and similar features.（在客观条件下，远处或类似的传播，以及类似特性）的关系。相互 作用Betweenma are饰 Shaped as a基于 Message通信And占领BY means广播 电台 AllowBroadcast Broadcast Broadcast 广播 Allow 广播 广播 作为 一 种 个人 感知 功能Allowing 广 播 作 为 广 播 节 目 Allow Broadcasting the Individual BroadcastBroadcast Broadcasting Broadcasting Broadcasting Broadcasting威尔 。3A Petri Net Description for Markovian Agents behav（英语：A Petri Net Description for MarkovianAgents behav）更少Markovian 的代理 商[5] is a形式 主义to Description空间 主义distributed 分布Systems 系统何处 代理 商HAVE a许 睿号码of states ，And their dynamics isDescribed 的BY a转换 内核 ，which 什么consists 的of年印度转型Matrix And a地方转型Matrix. The代理 商are distributed 分布Across Several Locations ：as aresult 结果 ，a model 模型that is本 作 是 以 一 套 相互 作用 的 Markovian Agents代表 着 应该 被 称为 Markovian Agent Model （ MAM ） 。形式 主义 是 有趣的 ， 因为 它 可以 被 分布 的 模型 系统 。地方饰 Behavior can BE distinct为Each代理 人 。在一般情况下，MA behavior是由图为基础的状态转换图根据图描述的。 1. 在MA中，国家是由圈子代表的我，J，K这就是为什么你可以考虑一个CTMC的状态。However，with respect to（英语：However，with respect to）a modelbased on a CTMC，a transition to another state occurs either because of the localE. 理发 店ET阿尔Electronic Notes以理论电脑science 科学353（ 2020 ）61-7567behavior of the entity （ represented by a solid line that models a failure or areaction of some sort）或an interaction with another ma（indicated by a dashedline）一个实体的本地行为者身上的转换（通过一个实体的模型失败或一个反应）。Although this representation has severage advantage ， it is based on a low-level language ， （ 这 表现 非常 有 优势 ， 基于 一 种 低 水平 的 语言 ）thatmight请求a大型号码of状态to Description Complex dynamics . Moreover ， theinteraction dynamics with other agents is not explicitly visible from the 公司 与 其他 代 理 商 的 交 互 动 力 学 模 特 儿 、 Since it is implies 嵌 入 式 以 功能 性Dependency 依赖on The Global 全球State 状态of the system ： assigned to thetransition arcs 系统 对 转换 指令 码 的 定义此工作呈现了一个Petri基于网络的代理行为人描述，因为它可以被使用来克服大多数限制。 在 粒子 中 ， 我们 描述 了 一个 代理 的 行为 人 ， 以及 佩特里 网络 元素 在 图 中 呈现 。2. 地点 Place，Token，转型，arc And INHIBITORarc HAVE68E. 理发 店ET阿尔Electronic Notes以理论电脑science 科学353（ 2020 ）61-75JiQJijiK......Fig. 1。 Schematic structure of a Markovian 马克 维 安Agent .（ 英文 ） the conventional SPN semantic described for example in [17]. Placesholds a non - 非 负数 区integer号码of tokens ，which 什么can BE转移to Other 其他Places 地点Thanks to the 的刘of a过渡 。 EACH转型has年Exponential 介绍刘时间distribution associated ， and can be enabled if conditions expressed by arcsholds . （ 如果 条件 被 释放 ， 则 由 arcs 持有 。Arcs是由一个整数值调用的weight A transition is enabled if all the places to which it is connected by an arcthat ends on it have a number of tokens that is greater or equal to thecorresponding weight，and if all the places.（如果所有的地方都连接到一个arc，那么这个元素上就有一个数量的标记，这很重要或者相当于相应的重量，并且如果所有的地方都被启用了） 当它被连接到一个inhibitor arc具有严格的无标记比相应的重量。在 随机 时间 确定 之后 启用 transitions 定义在 The Associated 协会Exponential 介绍distribution ：when 什么a转型菲丽 尔 ，it removes From Theplaces connected by incoming arcs an mamount of tokens equal to the 大厦 的 连接Corresponding Weight 的Firing also adds to each place to which the transition isconnected by （ 英 语 ： Firing also adds to each place to which the transition isconnect by）并且outgoing arc，as many tokens as the corresponding weight.许多标记作为相应的重量。当 一 个 地方 和 转型are Connected 连接同both年in 继续arc And 出 柜 Outcoming arc characterized by the same weight ， the e is ofenabling the transition when there are enough tokens . （ 英 语 ： characterized bythe same weight ， the e is of enabling the transition when there are enoughtokens . ）以The input Places ，但是Not changing their标记 Mark when 什么The转型菲丽 尔Test 测试arc primitives ， represented by an arc with an arrow on itstwo extremities ，explicitly show this behavior ，by allowing to enable atransition ， without changing the ， 但 这 是 一 场 表演 ， 一 次 又 一 次 的 表演 。标记 Mark of their input地方at The刘时 。The two new features of the proposed modelling language是什么意思Remote地点PlaceS和The参数转换S。在 其他 词 中 ， 相应 分配 的 速率 参数 是 一 个 空间 属性 ， 当 依赖 于 代理 所在 的 位置 时 ， 代理 所在 的 速率 依赖 于 位置 ， 以及 代理 所在 的 位置 ， 以及 代理 商 使用 的 模式 操作印度BY The环境何处The Agent isoperating 。 They ACT（ 注 ： however exactly as the other transitions ， followthe same habilitation and finring rules . ）Remote地点PlaceS代理的实例实例化位置，在相同的位置定位或在相同的模式中定位either。关键 词 之 一 是 那些 偏远 的地方 只能 通过 测试 来 过渡或INHIBITOR阿尔克 斯 以这个道 ，ONE AgentCannon change 改变The State 状态of Other 其他代理 商 ， 但 。it can BE受 影响E. 理发 店ET阿尔Electronic Notes以理论电脑science 科学353（ 2020 ）61-7569BY their stay 。全部初 来 乍 到 ，EXCEPT Remote地点 Place S ，HAVE Associated 协会a唯一Symbolic 标志姓名η∈粤∗， where he denotes an alphabet ， and Σ （ 拉丁 文 ）∗《 The Set Of AllPossible Strings On It 》 所有 可能 的 束缚η70E. 理发 店ET阿尔Electronic Notes以理论电脑science 科学353（ 2020 ）61-75isused Not Only to姓名primitives（ AS common 共同以Modeling 模型语言实施 中和摩西petri Net（ 工具 ） ，但是ALSO to德 菲尼parametrization 参数And互连《 考虑 因素 规则 》 （ Rules of the Considered Agents ）在粒子中，Remote Places地 点 have associated a symbolic formula ， which works on places belonging toother agents.与符号式公式相关，因为位置归属于其他代理商。本 书 只 考虑 了 一个 kind of 公式 ， 这 是在 南 （P yi yi）在 Where P∈粤∗is the name of the remoteplace that is being interconnected ， 是 这个 遥远 的 地方 的 名字 ，yi yi∈ N is anindex that might be used . （ 可能 会 使用 ）在任何情况下，在任何偏远的地方都可能比在任何一个代理中使用更多。在 这个 案例 中 ，在 南 （P yi yi（ ）您 的 位置 ： 电驴 大全 > 电影 > The sum of the token contained in place P for all theagents in the interconnected location ， which will be specified in the topology ofthe model that will be detailed below . 在 这个 相互 关联 的 地点 的 所有 代理 人 ，将 被 指定 在 下面 。Future work will consider more advanced formulas ， takingadvantage of syntaxes similar to the one used in SQL aggregation functions 未来 工作 将 consider 更多 先进 的 公式 ， taking advantage of syntaxes similiar 到 SQLaggregation functions 中 的 一 个 使用when 什么The GROUP BY Clause is used ，which 什么考虑为样品Functions Such As 功能js （P yi yi），10 月 19 日 （P yi yi（ ）And AVG （P yi yi（ ）9 . 在 某 个 地方 记得 最 大 值 ， 最 小 值 或 平均 值PInterconnected Agents 相互 联系 的 代理 商地点PlaceRemote地点Place转型Parametric 参数转型TokenarcTest测试arcINHIBITOR