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。（彭德倩）