Crowd simulation with brownian agents and modified model of social forces

Atualmente, estima-se que a população mundial seja de cerca de seis bilhões e oitocentos milhões de habitantes (6.800.000.000), dos quais metade mora em aglomerados urbanos. Nestes centros, é corriqueiro o fen¿omeno da movimentação de multidões. Tecnicamente, entende-se multidão como um grande grupo de indivíduos em um mesmo ambiente físico, compartilhando um objetivo comum e podendo agir diferentemente do que quando estão sozinhos. Compreender a movimentação destas multidões é de vital import¿ancia para o planejamento e a melhoria dos locais públicos, não só no sentido de facilitar e agilizar o deslocamento dos cidadãos, mas também garantir-lhes segurança, especialmente em condições de perigo iminente, onde pode haver a necessidade de evacuação de tais locais. Além disso, existem várias áreas do conhecimento que têm potencial para se beneficiar do estudo do comportamento de multidões. Na indústria de entretenimento, por exemplo, simulações de multidões podem ser utilizadas na produção de animações e jogos de computador. No treinamento policial e militar, simulações podem ser usadas para demonstração e controle de rebeliões. Na área de engenharia de segurança, simulações podem ser utilizadas para estudo de desocupação emergencial de construções, navios e aviões. Em todas as áreas citadas, observa-se que a necessidade por simulações de multidões advém de duas situações que podem ocorrer no mundo real. Primeiramente, pode ser perigoso para os indivíduos realizar as ações objetivadas (como cair de um prédio em um filme, ou evacuar uma sala de cinema em chamas, por exemplo), bem como é antiético submetê-los a tais condições. Segundo, é muito complexo e oneroso lidar com um grande número de indivíduos no mundo real. Ambas as situações podem ser evitadas pela simulação computacional da situação real. Nestes termos, o objetivo desta dissertação é modelar a movimentação de multidões, tendo em vista a simulação em computador. Para tanto, sistemas multiagentes brownianos são introduzidos como uma alternativa tecnológica `a implementação dos modelos encontrados na literatura, bem como `a implementação de um novo modelo de movimentação de multidões, híbrido por reunir conceitos de modelos que lançam mão das chamadas forças sociais, com conceitos de modelos baseados na estratégia Lattice-Gas. Como resultado prático, um novo simulador de sistemas multiagentes construído para a tarefa de simulação de movimentação de multidões é apresentadoCurrently, it is estimated that world population is about six billion and eight hundred million inhabitants (6.8 billion), of whom half live in urban areas. In these centers, it is common the phenomenon of moving crowds. Technically, a crowd can be seen as a large group of individuals put in the same physical environment, sharing a common goal and acting differently than when they are alone. Understanding the movement of these crowds is very important for planning and improving public places, not only in order to facilitate and expedite the movement of citizens, but also in order to guarantee their safety, especially in conditions of imminent danger, where it can be necessary the evacuation of such sites. Furthermore, there are several areas of knowledge that can gain benefits from the study of crowd behavior. In the entertainment industry, for example, crowd simulations can be used to produce animations and computer games. In Police and military training, simulations can be used for demonstration and control of riots. In the area of safety engineering, simulations can be used to study the urgent evacuation of buildings, ships and aircrafts. In all mentioned areas, it is observed that the need for crowd simulations comes from two situations, taking into consideration the real world. First, it can be dangerous for individuals to perform the desired actions (like falling from a building in a movie, or evacuating the room on fire of a failing movie session). It is also unethical to expose them to such conditions. Second, it is very complex and expensive to handle a large number of individuals in the real world. Both situations can be dealt by simulating the real world into a computer. Thus, this dissertation aims to model the movement of crowds, always having in mind the computer simulation. For this, Brownian multi-agent systems are introduced as a technological alternative to implement the models found in literature, as well as to implement a new hybrid movement model, that gathers together concepts from solutions based on social forces, and solutions based on Lattice- Gas. As a practical result, a new simulator for multi-agent systems is presented, built for the task of simulating moving crowd