Collective Decision Dynamics in Group Evacuation: Modeling Tradeoffs and Optimal Behavior
量化人类集体行为和决策中的不确定性对于确保公共健康和安全、实现有效的灾害响应、为交通和通信网络的设计提供信息以及指导新技术的开发至关重要。然而，由于各种复杂因素的影响，如信息的可用性和不确定性，社会群体和网络的相互作用和影响，风险或时间压力的程度，以及个人个性和偏好的差异，建模和预测这种行为是非常困难的。在这里，我们开发了一个人类决策的随机模型来描述在一个模拟自然灾害场景的受控实验中受试者的经验行为。我们将观察到的行为与统计最优贝叶斯决策者的行为进行比较，量化人类决策的最优程度，并确定次优决策的条件。最后，我们研究了在各种不同的规则下，在群体中做出决策时，人类疏散策略如何变化，以及这些群体策略调整是否是最优的或有益的。
2016-12-01 physics.soc-ph
Escaping in couples facilitates evacuation: Experimental study and modeling
本文通过实验和建模研究了夫妻逃生对疏散动力学的影响。已经实施了两组实验，其中行人被要求以个人或夫妇的方式逃跑。实验结果表明，成对逃生可以减少平均疏散时间。此外，它被发现，平均疏散时间间隔基本上是恒定的，这意味着疏散速度基本上不依赖于尚未逃脱的行人的数量。为了模拟疏散动力学，提出了一种改进的社会力模型，其中假设当物理力的组成超过阈值时，行人的驱动力不能被满足，因为行人在这种情况下不能保持他/她的身体平衡。为了模拟夫妻之间的逃避效应，在伴侣之间引入了吸引力。仿真结果与实验结果吻合较好。
2015-12-16 nlin.AO physics.soc-ph
An LLM-powered Agent Framework for Heterogeneous Evacuation Behavior Modeling under a Moving Threat in a Public Plaza
School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University（西南交通大学交通运输与物流学院）；Fujian Police College（福建警察学院）
提出基于LLM的智能体框架，通过人格条件提示和记忆知识图谱建模移动威胁下的异构疏散行为，实验表明信息获取显著影响疏散成功率。
2026-09-30 cs.MA physics.soc-ph
Social Force Model parameter testing and optimization using a high stress real-life situation
社会力量模型（SFM）的逃离恐慌版本是描述紧急疏散的合适模型。在这项研究中，我们分析了一个真实的视频，记录在黑色星期五事件期间的商店开业，这类似于紧急疏散（2017年11月，南非）。我们测量了进入商店的行人流量，发现一个比通常在“实验室”条件下报告的更高的值（$\langle J \rangle =6.7 \pm 0.8\,$ p/s）。我们进行了数值模拟来重现这一事件。经验测量值进行了比较，对模拟的疏散曲线对应于目前在文献中使用的不同的参数集。所获得的结果表明，一组参数对应于校准实验室实验（涉及行人，其中参与者的安全是主要关注的）或情况下，身体接触是可以忽略不计的，产生模拟，其中代理撤离速度比经验的情况。最后，我们优化了模型的两个参数：摩擦系数$k_t$和体力系数$k_n$。我们发现的最佳拟合可以复制经验疏散曲线的定性和定量行为。我们还发现，在参数空间中的许多不同的组合可以产生相似的结果，在拟合优度方面。
2020-07-13 physics.soc-ph
Macroscopic Traffic Flow Network Modeling For Wildfire Evacuation: A Game-Theoretic Junction Optimization Approach with Application to Lahaina Fire
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本文提出基于博弈论的节点优化方法，用于建模大规模交通流网络，以解决野火疏散中的通行容量问题，通过分析玩具网络和拉海纳道路网络，揭示了出口车道容量的相变特性。
2026-04-01 cs.NA math.NA math.OC
Measuring and Modeling Behavioral Decision Dynamics in Collective Evacuation
识别和量化影响人类决策的因素仍然是一个突出的挑战，影响社会和技术系统的性能和可预测性。在许多情况下，系统故障可追溯到人为因素，包括拥塞、过载、错误通信和延迟。在这里，我们报告的行为网络科学实验的结果，针对决策在自然灾害。在每一种情况下，个人都面临着一个被迫的“去”与“不去”疏散决定，根据竞争的广播和对等来源提供的信息。在这种受控的环境中，所有的行动和观察结果都在决策之前被记录下来，从而能够开发出一个定量决策模型，该模型考虑了灾害的可能性、严重程度和时间紧迫性，以及网络个体之间对有限应急资源的竞争。在这种社会环境中的行为的个体差异与内在风险态度的个体差异相关，如标准心理评估所测量的。确定可靠的方法来量化人类在面对风险时的决策，对灾害和其他威胁情景中的政策具有影响。
2013-07-25 cs.SI physics.soc-ph
An evacuation simulator for pedestrian dynamics based on the Social Force Model
Universidad Nacional de Quilmes（奎尔姆斯国立大学）
基于社交力模型的开源疏散模拟器，提供直观界面和模块化设计，用于分析行人动态和优化疏散规划。
2025-12-18 physics.comp-ph physics.soc-ph
Effects of the body force on the pedestrian and the evacuation dynamics
社会力模型（SFM）是描述情绪压力下群体行为的一个合适模型。本研究分析了体力在原始SFM中的作用。我们专注于与车身刚度（kn）和它的影响，行人动力学的两种不同的几何形状：瓶颈和走廊的参数。增加kn会对每个几何体的群组动态产生相反的影响：瓶颈的群组速度增加，而走廊的群组速度减少。前者反映了这样的事实，即刚度的增加减少了行人之间的重叠，因此，滑动摩擦减小。这种现象减少了靠近出口门的阻塞集群的数量。相反，在走廊的情况下，由于限制墙，行人由于空间限制而紧密地进入网格状配置。与墙壁的摩擦相互作用决定了整个人群沿着走廊的速度。此外，道路几何图形会在非常拥挤的环境中生成速度减慢的流量，这在许多实际情况下都可以观察到。我们还探索了由单位简化的运动方程产生的无量纲参数，并调整它们以再现经验基本图的定性行为。
2020-03-05 physics.soc-ph
Free to move or trapped in your group: Mathematical modeling of information overload and coordination in crowded populations
我们提出了描述模糊空间中行人群体的运动和互动的建模策略。我们开始了一种基于平衡方程的措施，然后我们利用概率元胞自动机模型的描述能力的方法。基于一个简单的对称随机行走的变化的正方形格子，我们测试人口规模和人际吸引参数的密闭和黑暗的空间疏散之间的相互作用。我们认为，信息过载和协调成本与信息处理的小团体是两个关键的过程，影响疏散率。我们的研究结果表明，大量的计算资源是必要的，以弥补不完整的信息-更多的个人（信息处理）组的退出率较高的低人口规模。对于简单的社会系统来说，个体的表示很可能不是冗余的，而大的群体规模确保了这种非冗余信息实际上对相当数量的个体是可用的。对于复杂的社会系统，信息冗余使信息评估和传递效率低下，因此，群体规模成为一个缺点，而不是一个好处。组的大小上传出的通量，疏散时间和壁效应的影响进行了仔细研究与蒙特卡罗框架会计也存在的内部障碍。
2018-04-18 nlin.CG physics.soc-ph
A kinetic theory approach for 2D crowd dynamics with emotional contagion
在本文中，我们提出了一种计算建模方法的人群的动态，其中的情绪（特别是恐惧）的传播有行人的行为的影响。我们的方法是基于活性粒子的动力学理论的方法。该模型允许我们根据恐惧程度在两种竞争行为之间进行权衡：寻找不那么拥挤的区域和无意识地跟随潮流的趋势（羊群）。每个行人的恐惧程度会影响她的步行速度，并受到邻居恐惧程度的影响。在数值上，我们解决了我们的行人模型与情绪传染使用算子分裂计划。我们模拟疏散场景，涉及两组相互作用的行人，以评估域几何形状和恐惧传播的细节如何影响疏散动态。此外，我们再现疏散动力学的实验研究，涉及苦恼的蚂蚁。
2021-02-17 cs.NA math.NA physics.soc-ph
Continuous agent-based modeling of adult-child pairs based on a pseudo-energy: Relevance for public safety and egress efficiency
本文扩展了一种基于智能体的模型，通过引入结对势能整合成人与儿童结对，以定量捕捉结对成员的相对位置和碰撞避免行为，仿真表明足够宽的走廊和紧密牵手对提升疏散安全与效率至关重要。
2024-10-17 physics.soc-ph
Empirical analysis and agent-based modeling of Lithuanian parliamentary elections
在这篇文章中，我们分析了1992年、2008年和2012年立陶宛议会选举期间各政党在各投票站的选票份额分布。我们发现该分布与Beta分布拟合得相当好。为了重现这一经验观察，我们提出了一个简单的多状态代理的投票行为模型。在所提出的模型中，代理人改变他们投票的政党，要么是特殊的，要么是由于线性招募机制。我们使用该模型来重现1992年选举期间观察到的投票份额分布。我们讨论了模型扩展需要重现在其他选举中观察到的投票份额分布。
2017-11-10 physics.soc-ph
Universal growth of social groups: empirical analysis and modeling
社会群体是任何社会制度的基本要素。它们的产生和演变与社会系统的结构和动态密切相关。对社会群体的研究主要集中在社会系统成员互动网络的成长和结构以及成员的群体隶属关系如何影响这些网络的演变。群体规模的分布和成员如何加入群体还没有详细的研究。在这里，我们结合统计物理学和复杂网络理论工具来分析三个数据集中的群体规模分布，这三个数据集分别是位于伦敦和纽约的Meetings群体以及Reddit。我们发现，所有三个分布表现出对数正态行为，表明在这些系统中的普遍增长模式。我们提出了一个理论模型，结合社会和群体之间的成员随机扩散，以模拟社会互动和成员的兴趣在社会群体的增长中的作用。模拟结果表明，我们的模型再现了经验数据中观察到的增长模式。此外，我们的分析表明，社交互动对于Reddit等在线群组中的成员扩散比Meetings等离线群组中的成员扩散更重要。这项工作表明，社会群体遵循普遍的增长机制，需要考虑在建模社会系统的演变。
2022-06-14 physics.soc-ph
Modeling of the parties' vote share distributions
不同思想、人民和机构之间的竞争推动了社会经济体系的活力。对从不同金融市场提取的经验数据进行的大量分析建立了一套一致的程式化事实，描述了金融市场竞争的统计特征。拥有一套既定的、一致的程式化事实有助于为理论模型设定明确的目标。尽管在社会物理学中也有类似的大量实证分析，但没有一套一致的程式化事实来描述观点动力学。在这篇文章中，我们考虑了立陶宛议会选举期间观察到的政党投票份额分布。我们发现，大多数情况下，经验投票份额分布可以很好地拟合许多不同的分布。在讨论这个特点，我们提供的参数，包括一个简单的基于代理的模型，为什么贝塔分布可能是最好的选择，以适应各方的投票份额分布。
2018-04-24 physics.soc-ph
Adult-child pairs walking down stairs: Empirical analysis and optimal-step-based modeling of a complex pedestrian flow, with an exploration of flow-improvement strategies
在下课后离开训练学校的行人通道（特别是在中国，当孩子们和父母一起走下楼梯时）引起了与恶化的流动条件和可能的安全危险有关的实际问题，但也代表了对主流建模方法的挑战，原因如下：它们涉及不同的群体（成人-儿童对），与它们的同质对应物相比，在复杂的几何形状中，由楼梯和平台组成，行人在平台上旋转，密度范围很大。根据我们在中国一所培训学校的实地观察，我们开发了一个半连续模型，定量再现了经验观察到的集体动力学，使我们能够评估一些指导策略，以提高出口效率。在这个模型中，它扩展了最佳步骤的方法，成人和儿童被描述为椭圆形与规定的相对位置，通过事件驱动算法处理的连续步骤，沿着平台上的自发半圆形路径，但可能会偏离它在拥挤的条件下，通过选择他们的首选下一个位置。与观察结果一致，大多数人都是并排走的，只有一小部分人有时会绕道而行以避免排队。转向引导策略，我们发现，促进前后配对可能会增加流量，而敦促人们多走弯路可能会适得其反。也许更相关的是，通过移动类的末端来对来自不同楼层的流进行去冗余化的直观措施成功地将出口时间减少了至少10%。
2022-10-13 physics.soc-ph
Theoretical Framework and Empirical Modeling for Time Required to Vaccinate a Population in an Epidemic
本文描述了一种方法，以了解所需的时间接种疫苗的病毒总数以及亚群。作为示范，提供了一个基于模型的估计，在印度接种H1N1疫苗所需的时间，鉴于其行政困难。我们证明了新的定理的时间函数中定义的文件。这些结果有助于规划未来的流行病。在三个亚群（村庄、乡镇和城镇）中，接种全部高危人群所需的天数分别为84、89和88天。各州在卫生基础设施和提供疫苗的能力方面存在差异，因此需要根据各州的个别表现重新评估国家估计数。
2011-02-18 physics.soc-ph q-bio.QM
Modeling urban street patterns
城市街道模式形成平面网络，其经验性质不能用简单的模型（如规则网格或Voronoi镶嵌）来解释。最近的实证研究发现，不同城市的统计数据存在显著差异，这表明可能存在一种通用的、与细节无关的机制。我们提出了一个简单的模型的基础上，结合思想先前提出的研究叶斑图形成的局部优化过程。该模型的统计特性与观察到的经验模式吻合得很好。因此，我们的研究结果表明，在缺乏一个全球性的设计策略，许多不同的交通网络的演变确实遵循一个简单的通用机制。
2008-04-02 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Empirical modeling of the impact factor distribution
最近的信息计量学文献使用Mansilla等人（2007年）提出的双指数定律对影响因子的分布进行了建模。本文证明了在经济学中广泛使用的两种分布，即Dagum和Singh-Maddala模型，比双指数模型具有一些优点。与后者相比，前者与八个重要科学领域的影响因素数据一样好或稍好。与双指数模型相比，这两种分布都具有封闭的概率密度函数和累积分布函数，这有助于将这些分布拟合到数据并导出其统计特性。
2013-12-25 cs.DL physics.soc-ph stat.AP
Public transport networks: empirical analysis and modeling
我们使用复杂网络的概念来分析城市公共交通网络（PTN）的统计特性。为此，我们提出了一个全面的调查PTNs的统计特性的基础上的数据，到目前为止未开发的网络规模的14个城市。在我们的分析中特别有用的是不同的网络表示。在一个全面的方法，我们计算PTN的特点，在所有这些表示，并进行比较分析。以这种方式获得的标准网络特征通常对应于对给定城市中使用公共交通的乘客具有实际重要性的特征。解决了PTNs和具有类似传输功能的网络（如嵌入2D或3D空间的神经元，电缆，管道，血管网络）所特有的特定功能。基于实证调查，我们提出了一个模型，虽然是足够简单的是能够重现许多已确定的PTN属性。这个模型的一个核心组成部分是一个增长动力学的自我回避步行代表的路线。
2008-03-25 physics.data-an physics.soc-ph
Empirical study and modeling of human behaviour dynamics of comments on Blog posts
在线社区提供了一个很好的机会来研究人类的动态，因为许多关于个人的信息都登记在数据库中。本文基于博客文章的在线评论数据统计，首先对评论到达时间间隔分布进行了实证研究。我们发现，对某些学科感兴趣的人逐渐消失，区间分布是一个幂律。根据这一特点，我们提出了一个模型，逐渐衰减的兴趣。利用非齐次泊松过程对模型进行了严格的分析，得到了区间分布的解析表达式。我们的分析表明，两个连续事件之间的时间间隔服从幂律分布，具有可调的指数，它可以通过模型参数控制，并在区间（1，+{ \infty }）。分析结果与经验结果吻合较好，近似服从幂律形式。我们的模型提供了一个理论基础，人类行为动力学的评论博客文章。
2010-09-26 cs.HC cs.SI physics.soc-ph
Robust modeling of human contact networks across different scales and proximity-sensing techniques
绘制人类近距离邻近网络的问题已经使用各种技术方法来解决。特别是可穿戴电子设备，已被证明在与社会科学、复杂网络和传染病动力学研究相关的各种环境中特别成功。用于接近感测的每个设备和技术（例如，RFID、蓝牙、低功率无线电或红外通信等）它记录的近距离关系带有特定的偏见。因此，重要的是要评估经验邻近网络的哪些统计特征在不同的测量技术中是稳健的，以及哪些建模框架在经验数据中具有良好的泛化性。在这里，我们比较了在不同的实验设置中记录的时间分辨邻近网络，并表明一些重要的统计特征在所有考虑的设置中都是鲁棒的。观察到的普遍性要求一个简化的建模方法。我们表明，这样一个简单的模型确实能够再现的主要统计分布特征的经验时间网络。
2017-07-20 cs.SI physics.soc-ph
Empirically Grounded Agent-Based Models of Innovation Diffusion: A Critical Review
Vanderbilt University（范德堡大学）
创新扩散已经在社会学、经济学、市场营销学、生态学和计算机科学等多个学科中得到了广泛的研究。传统的创新扩散文献主要是关于总体行为和趋势的模型。然而，基于代理的建模（ABM）范式越来越受欢迎，因为它捕获代理的异质性，并使细粒度的建模的社会和地理网络介导的相互作用。虽然ABM关于创新扩散的工作大多是理论性的，但基于经验的模型越来越重要，特别是在指导政策决定方面。我们提出了一个批判性的审查经验接地代理为基础的创新扩散模型，开发一个分类的基础上，代理模型的类型以及应用程序的研究。通过连接在信息和创新扩散领域的建模方法，我们认为，在前者广泛使用的最大似然估计框架是一个很有前途的范例，基于代理的创新扩散模型的校准。虽然已经取得了许多进展，标准化ABM方法，我们确定了模型校准和验证的四个主要问题，并提出了潜在的解决方案。
2017-05-25 cs.AI cs.SI physics.soc-ph
Modeling the formation of R\&D alliances: An agent-based model with empirical validation
我们开发了一个基于代理的模型来再现企业R\&D联盟的规模分布。统一选择代理发起联盟并邀请合作伙伴。它们根据一个单独的阈值来决定是否接受，该阈值与加入当前联盟的预期效用进行比较。联盟的好处来自于参与的代理人的适应性。适应度是从代理活动的经验分布中获得的。联盟的成本反映了其协调努力。两个自由参数$a_{c}$和$a_{l}$缩放成本和个体阈值。如果发起方收到$R$拒绝邀请，则联盟形成停止，并选择另一个发起方。这三个自由参数$(a_{c},a_{l},R)$校准对一个大规模的数据集，约15,000家公司从事约15,000 R\&D联盟超过26年。为了验证模型，我们比较了经验的大小分布与理论的，使用置信带，找到一个非常好的协议。作为我们基于代理的模型的资产，我们提供了一个分析解决方案，可以大大减少模拟工作。解析解适用于联盟效用的一般形式。因此，该模型可以扩展到其他情况下的联盟形成。虽然没有关于联盟发起人的信息，但我们的研究结果表明，大多数具有高适应度的公司能够吸引新来者，并建立更大的联盟。
2017-12-05 cs.MA nlin.AO physics.soc-ph
Life-cycle Modeling and the Walking Behavior of the Pedestrian-Group as an Emergent Agent: With Empirical Data on the Cohesion of the Group Formation
该研究以行人群体为涌现智能体，基于监控轨迹与人工标注数据建模群体生命周期与队形，总结行为及状态转移抽象模式，为仿真群体智能体开发及相关交互工程系统设计提供支撑。
2025-10-30 cs.MA cs.SY eess.SY
