Hier presenteren we de computer-based, multi-agent spel honingraat, waardoor experimentele onderzoeken van collectieve Bewegingswetenschappen gedrag via zwart-dot-avatars op een virtuele 2D zeshoekige speelveld. Verschillende experimentele omstandigheden, zoals variabele prikkels op velden van het doel of visie straal, kunnen worden ingesteld, en hun effecten op het menselijk bewegen gedrag kunnen worden onderzocht.
Collectieve menselijk gedrag zoals groep verkeer toont vaak verrassende patronen en regelmatigheden, zoals de opkomst van leiderschap. Recente literatuur is gebleken dat deze patronen, vaak zichtbaar op mondiaal niveau van de groep, zijn gebaseerd op zelf-georganiseerde, individuele gedragingen die diverse eenvoudige lokale parameters volgen. Inzicht in de dynamiek van het menselijk collectieve gedrag kan bijdragen tot verbetering van de coördinatie en leiderschap in groep en menigte scenario’s, zoals het identificeren van de ideale plaatsing en het aantal nooduitgangen in gebouwen.
In dit artikel presenteren we de experimentele paradigma honingraat, die kan worden gebruikt om voorwaarden en gevolgen van menselijke collectieve gedrag systematisch te onderzoeken. Dit paradigma gebruikt een computer gebaseerde multi-user-platform, het verstrekken van een instelling die kan worden gevormd en aangepast aan verschillende soorten onderzoeksvragen. Situationele omstandigheden (bijvoorbeeld kosten-baten ratio’s voor specifieke gedrag, monetaire stimulansen en middelen, verschillende graden van onzekerheid) kunnen worden ingesteld door onderzoekers, afhankelijk van de onderzoeksvraag. Elke deelnemer bewegingen worden als zeshoekige coördinaten met tijdstempels die op een nauwkeurigheid van 50 ms en met individuele id’s door de server geregistreerd. Dus, een metriek kan worden gedefinieerd op het speelveld en verkeer parameters (bijvoorbeeld, afstand, snelheid, clustering, enz.) van de deelnemers na verloop van tijd kunnen worden gemeten. Verkeer gegevens kunnen op hun beurt worden gecombineerd met niet-geautomatiseerd gegevens uit de vragenlijsten oogstte binnen de dezelfde instellingen van het experiment.
De honingraat paradigma is de weg vrijmaakt voor nieuwe soorten Bewegingswetenschappen experimenten. We laten hier zien dat deze experimenten met voldoende interne validiteit te zinvol verdiepen ons begrip van menselijk gedrag van collectieve resultaten kunnen renderen.
De computer gebaseerde multi-agent spel honingraat1 biedt een methodologische paradigma voor het experimenteel onderzoek naar hoe collectieve Bewegingswetenschappen patronen en groepsstructuren voortkomen uit individueel gedrag. Menselijke deelnemers worden visueel weergegeven als avatars (zwarte puntjes) op een zeshoekige virtuele speelveld lijkt op een honingraat (Figuur 1). Deelnemers verplaatsen hun avatars via muis-klik om dit te bereiken doel zeshoeken, besteden zet middelen (Video 1) en het maximaliseren van hun monetaire beloningen door het bouwen van samenhangende groepen (Video 2). Ruimtelijke omstandigheden (bijvoorbeeld visie radius), beloning structuren (bijvoorbeeld monetaire doel velden) en communicatiekanalen kunnen worden gemanipuleerd om te ontdekken welke en in welke mate deze voorwaarde regels impact coördinatie en leiderschap in collectieve beweging.
Het spel van de procedurele/voorwaarde regels, doelen en beloning motivatoren zijn ontworpen door sociaal psychologen te onderzoeken van collectieve Bewegingswetenschappen. In dierlijke zwermen, evenals menselijke menigten, kan men waarnemen van opkomende verschijnselen (dat wil zeggen, mondiale patronen) voortkwamen uit individueel gedrag dat lokale regels volgt. Bijvoorbeeld lijken scholen vis en koppels van vogels te verplaatsen als samenhangend entiteiten naar een ruimtelijke doel2,3,4, ondanks grote groep maten die hun capaciteit voor globale of tussen individuele communicatie te verminderen. Empirisch onderzoek5,6,7, gedrags modelleren8,9,10, en computer simulaties11,12, 13 is gebleken dat er in diverse soorten, waaronder de mens14,15,16, complexe patronen op groepsniveau emerge zonder interne controle of externe controle. Lokale persoonlijke beweging en, vaak tijden, eenvoudige regels op microscopisch niveau zijn voldoende om het genereren van ordelijke verkeer op macroscopische niveau. Dergelijke experimenten bijdragen aan toenemende bewijs2,6 -dat niet alleen de grote zwermen, maar ook kleine groepen (menselijke groepen evenals andere dierlijke groepen) worden gecoördineerd door lokale interactie regels1.
Onze nieuwe benadering met behulp van computer gebaseerde multi-user avatar spelletjes toont een van de belangrijkste voordelen bij het onderzoeken van dynamische menselijke collectieve verschijnselen. Met behulp van de honingraat avatar platform1,17,18,19, spatio-temporele gegevens van individuele verkeer gedrag (beweging beheerst door werkelijke personen) kunnen volledig verzameld worden door de server, en de ontwikkeling van gedragspatronen en collectieve structuren kan worden geanalyseerd met een nauwkeurigheid van 50 ms (tabel 1). Zoals visuele en auditieve zintuiglijke mededeling kan worden beperkt door te eisen dat kunnen deelnemers te gebruiken oordoppen en omkadering van hun werkstations met scheidingswanden, zwerm en andere menigte gedrag voorwaarden experimenteel worden benaderd. In verschillende experimenten1,17,18,19gemanipuleerd we visie straal (global vs. lokale, Figuur 2), monetaire stimulansen (Figuur 3a, b ), subgroepen (Figuur 4), en de co aanwezigheid van andere spelers (Figuur 5) om te testen van het effect van deze variabelen op de opkomst van collectieve gedragspatronen zoals menselijke stroomden gedrag17, leiderschap 1, en competitie18. Het verzamelen van de gegevens, een installatie van tien tot twaalf notebooks en één server werd gebruikt (Figuur 6).
De zelf-georganiseerde coördinatie van individuele activiteiten in groep-levende soorten heeft aangetrokken veel wetenschappelijke aandacht, met name in het laatste decennium. Onderzoeken zijn breed, van eenvoudige trail vorming en pad selectie in mieren tot het complexe ontstaan van vortex structuren in ondiepten van vissen, en zelfs de segregatie van bidirectionele stromen van voetgangers2.
Met onze honingraat paradigma dragen we een methodologische aanpak empirisch onderzoek te doen naar het effect van gevarieerde situationeel opties/beperkingen, verschillende gedrags regels en individuele kenmerken op microscopisch niveau op de opkomst van macroscopische gedrags structuren bij de mens. Een belangrijk voordeel is dat het paradigma strikt controleerbaar experimentele instellingen die zijn gedefinieerd door onderzoekers biedt, waardoor het mogelijk is om te manipuleren om te meten de resultaten van een enkele experiment of vergelijken meerdere experimenten. Het virtuele speelveld kan worden geconfigureerd volgens de eisen van de studie ontwerp, en zintuiglijke communicatiekanalen tussen de deelnemers kunnen worden afgeschaft of verminderd volgens de parameters van het experiment. Milieu digiborden kunnen bovendien worden gevormd (bijvoorbeeld, concurrerende, niet-competitieve consensus, en redding instellingen). Dus ons platform wordt afgedwongen door interne validiteit (dat wil zeggen, overeenkomen met het ontwerp van de studie zo dicht mogelijk bij de onderzoeksvragen) door het aanbieden van de mogelijkheid om te manipuleren/controle variabelen relevant zijn voor de specifieke onderzoeksvraag, met behulp van mens-beheerst verkeer gegevens te onderzoeken van Bewegingswetenschappen. Veld experimenten renderen voordelen in termen van externe validiteit (dan) resultaten15,20,21 in de echte wereld, omdat zij niet dat de effecten van onbekende oncontroleerbare/insuppressible sociale beletten signalen, alsmede non – en para-verbale gedrag in mens1.
De computer-based spel multi-agent-honingraat heeft gediend om de opkomst van coördinatie en leiderschap patronen van menselijke spelers bewegen hun avatars op het virtuele speelveld te onderzoeken. Deelnemers waren alleen lokale informatie verschaft over monetaire stimulansen verkrijgbaar op doel zeshoeken, waaronder de prikkel voor de samenhang van de groep op basis van de vermenigvuldiging van de monetaire beloningen door het aantal mede spelers, die uiteindelijk ook op hetzelfde doel zeshoek. In onze eerste reeks studies, we de instellingen van het experiment beperkt tot twee eenvoudige parameters van gedrag (uitlijning en samenhang) zwermen en wederzijdse informatieoverdracht tot “lezing/overbrengend” van alleen verkeer gedrag van de andere deelnemers beperkt. We gevarieerd dan het zicht straal van andere deelnemer verkeer gedrag of een globale of lokale weergave van het virtuele speelveld, die bestaat uit 97 kleinere zeshoeken en beperkt de eenmalig verkeer bronnen (mogelijk beweegt) van de spelers.
De vorm en de elementen van het virtueel platform en de experimentator gedefinieerde parameters van games kunnen worden afgespeeld op genoemde platform kunnen worden ontworpen volgens de specifieke onderzoeksvragen. Afhankelijk van het doel van het onderzoek, kan de grootte van het speelveld worden gewijzigd; de kleuren, vormen en betekenissen van de avatars kunnen worden aangepast; middelen kunnen worden uitgevoerd; en de beloning structuur en de inhoud kunnen worden gevarieerd. Min of meer kunnen informatie, onzekerheid en tegenstrijdige voorkeuren ook worden geïmplementeerd22. Verschillende global player-weergave informatie en controle zijn ook mogelijk. Daarom kunnen via experimentele instructies, het milieu digiborden van het experiment worden gewijzigd (bijvoorbeeld een consensus vs. ontsnappen scenario). In de volgende sectie zullen we verduidelijken hoe deze variabelen kunnen worden toegepast door het beschrijven van een echte studie die sommige van deze parameters gebruikt om specifieke studie vragen te beantwoorden.
Een fundamentele vraag in het gebruik van meerdere clients virtuele omgevingen als een onderzoek paradigma te onderzoeken menselijk collectieve gedrag is of de resultaten op werkelijke scenario’s van toepassing zijn. Met andere woorden, de methodologische aanpak resultaten met voldoende ecologische of externe geldigheid? Menselijke deelnemers vertegenwoordigen als avatars in een virtueel speelveld en laten verplaatsen via -muisklikken vermindert sociale signalen. Bovendien houden van communicatie tot een minimum kunt onderzoekers om te onderzoeken welke stilzwijgende gedragsmatige signalen worden overgebracht onder mensen die menselijke groep coördinatie en leiderschap gedrag kunnen beïnvloeden en onder welke milieu affordance (bv redding, concurrentie, evacuatie) deze gedragingen worden beïnvloed door meer en in welke mate. Zolang er strikte naleving van de twee vooraf testende fasen in het protocol en de testprocedures is, garandeert deze reductionistische aanpak interne validiteit. Om de overdracht van resultaten aan “echte” groep en menigte dynamiek, de experimentele fasen van setup en test kunnen geleidelijk worden gewijzigd om meer complex (bijvoorbeeld wat extra communicatie dan louter doorgeven/lezing verkeer mogelijk maakt gedrag, het toevoegen van informatie over individuele kenmerken semantisch ingebed in verschillende scenario’s van levensechte, etc.) en beschreven in de instructies lezen op het scherm door de deelnemers voordat het spel begint.
Om de kwestie van de externe validiteit, kan het speelveld van de zeshoek [aanvankelijk gekozen op de standaardisering van de bewegingen van de speler naar gestandaardiseerde, tweedimensionale zeshoekige coördinaten als gevolg van (vooraf geteste) bruikbaarheid en vermindering van verstorende factoren] worden gevarieerd. Een tweedimensionaal raster met vrije keuze in staat zou stellen spelers om meer continue en complexe gegevens van beweging te maken. Een driedimensionale omgeving gecreëerd door eenheid – of Unreal-Engine, kan bijvoorbeeld ook de ecologische/externe geldigheid vergroten. Met elke stap in de richting lessoning de beperking van verkeer, is echter een probleem ontstaat. Met de stijgende complexiteit van vrijheid-van-beweging in het gesimuleerde scenario, de invloed van verstorende factoren (bijvoorbeeld interpersoonlijke verschillen zoals computerervaring, vertrouwdheid met ruimtelijke oriëntatie in drie-dimensionale games) toeneemt, wat tot leiden kunnen vertekende resultaten en interne validiteit te verminderen.
Het voordeel van de methode beschreven in de honingraat-protocol is dat het kan worden gecombineerd met de simulatie computermodellen en als een paradigma gebruikt empirisch testen als collectieve patronen gevonden in de computersimulaties ook voor gedrag in groepen van mensen houdt. Ter verhoging van de externe geldigheid van dergelijke proeven, moeten deelnemers vragen in de vragenlijst na de test fase als ze voldoende voelde en menselijkerwijs vertegenwoordigd door hun avatars en of ze konden hun mede spelers als menselijke acteurs waarnemen. Het protocol geeft de fysieke aanwezigheid van de mede spelers zitten in werkstations naast elkaar (hoewel de parameters van de netwerkprotocollen beletsel voor sensorische auditieve of visuele communicatie) teneinde deze gevoelens van menselijke belichaming.
Kortom, de methoden toegepast door de honingraat-aanpak in het protocol van de voortest test en na de test fasen bieden een nieuwe paradigma om te onderzoeken van de basismechanismen van collectieve verschijnselen zoals de coördinatie van de groep, leiderschap, en binnen de groep differentiatien. De belangrijkste beperking van de methode is haar kwetsbaarheid voor menselijke fouten door de recruiters, vooral als ze niet streng genoeg zijn om ervoor te zorgen zijn dat deelnemers niet met elkaar tijdens de pre en test fases communiceren.
The authors have nothing to disclose.
Dit onderzoek werd gefinancierd door het Duitse initiatief of Excellence (institutionele strategie: https://www.uni-goettingen.de/en/32632.html). Wij danken Margarita Neff-Heinrich voor haar Engelse proeflezen.
Notebooks | |||
Partition walls between work stations | |||
Earplugs | |||
Equipment for LAN installation |