הפרדיגמה חלת דבש לחקר ההתנהגות האנושית הקולקטיבית
Summary
כאן, אנו מציגים את המשחק מבוססת מחשב, הסוכן מרובה חלת דבש, המאפשרת חקירה ניסויית של התנועה האנושית הקולקטיבית התנהגות באמצעות שחור-נקודה-תמונות אישיות על המשחק ההקסגונלית 2D וירטואלי. ניתן להגדיר תנאים ניסיוני שונים, כמו תמריצים משתנה המטרה בשדות או חזון רדיוס, ולאחר והשפעותיהם על התנהגות התנועה האנושית יכולה להיחקר.
Abstract
ההתנהגות האנושית הקולקטיבית כגון קבוצת תנועה לעתים קרובות מראה מפתיע דפוסי סדירויות המבנית, כמו הופעתה של מנהיגות. הספרות האחרונות גילה כי דפוסים אלה, נראה לעתים קרובות ברמה הגלובלית של הקבוצה מבוססים על התנהגויות עצמית מאורגן, בודדים בעקבות מספר פרמטרים מקומיים פשוטים. הבנת הדינמיקה של ההתנהגות האנושית הקולקטיבית יכול לסייע לשפר את התיאום ומנהיגות בתרחישים הקבוצה והקהל, כגון זיהוי מיקום אידיאלי של מספר יציאות חירום במבנים.
במאמר זה, נציג את פרדיגמה נסיונית חלת דבש, אשר יכול לשמש לחקור באופן שיטתי את התנאים ואת ההשפעות של ההתנהגות האנושית הקולקטיבית. פרדיגמה זו משתמשת פלטפורמה מבוססת מחשב מרובי משתמשים, מתן הגדרה ניתן בצורת, המותאמים לסוגים שונים של שאלות המחקר. ניתן להגדיר תנאים מצבית (למשל, יחס עלות-תועלת עבור התנהגות מסוימת, תמריצים כספיים ומשאבים, דרגות שונות של ודאות) על ידי ניסויים, בהתאם שאלת המחקר. התנועות של כל משתתף נרשמים על-ידי השרת כמו קואורדינטות משושה עם חותמות זמן-דיוק של 50 מילישניות ועם מזהי בודדים. לכן, מדד של יכולה להיות מוגדרת על לוח המשחק, ניתן למדוד פרמטרים תנועה (למשל, מרחק, מהירות, קיבוץ באשכולות, וכו ‘) של המשתתפים לאורך זמן. נתוני תנועה בתורו יכול להיות משולב עם נתונים שלא ממוחשב שאלונים זכה בתוך הגדרת הניסוי אותו.
הפרדיגמה חלת דבש הוא לסלול את הדרך עבור סוגים חדשים של ניסויים התנועה האנושית. נדגים כאן כי ניסויים אלה יכול לדקלם תוצאות מספיקות לעוד פנימי והכוונה ולהעמיק את ההבנה שלנו של ההתנהגות האנושית הקולקטיבית.
Introduction
מבוסס מחשב מרובה הסוכן משחק חלת דבש1 מציע פרדיגמה מתודולוגי לחקור השפעול התנועה האנושית הקולקטיבית כמה תבניות ומבנים קבוצה מגיחים התנהגות הפרט. המשתתפים האנושית מיוצגים באופן חזותי כמו avatars (נקודות שחורות) על המשחק הווירטואלי משושה הדומה דבורים (איור 1). המשתתפים להעביר שלהם avatars באמצעות העכבר כדי להגיע אל המטרה משושים, לבלות להעביר משאבים (Video 1) להגדיל את התגמול הכספי שלהם על ידי בניית קבוצות מלוכדת (סרטון 2). תנאים מרחביים (למשל, חזון radius) גמול מבנים (למשל, שדות המטרה כספיים), ערוצי תקשורת ניתן לטפל על-מנת לגלות אשר והשפעתם באיזו מידה כללים אלה תנאי תיאום ומנהיגות בתנועה קולקטיבית.
של המשחק נוהלי/תנאי כללים, מטרות הפרס התמריצים עוצבו על ידי פסיכולוגים חברתיים כדי לחקור את התנועה האנושית הקולקטיבית. נחילים בבעלי חיים, כמו גם קהלים, אחד ניתן להבחין תופעות מתהווה (קרי, דפוסי הכללית) פליטה, הזעה מהתנהגות בודדים העומד בכללי מקומיים. לדוגמה, בתי ספר של דג, להקות של ציפורים נראה לעבור כישויות קוהרנטי לקראת המטרה המרחבי2,3,4, למרות גודל קבוצה גדולה להפחית את היכולת לתקשורת גלובלית או בין-אישי. מחקר אמפירי5,6,7, התנהגותיות מידול8,9,10ו-11,סימולציות מחשב12, 13 הראו כי במינים מגוונים, כולל בני14,15,16, מורכבים ברמת הקבוצה דפוסים ללא בקרה פנימית או פיקוח חיצוני. תנועת בודדים מקומיים ו, במקרים רבים, כללים פשוטים ברמה מיקרוסקופית מספיקים ליצור תנועה מסודרת ברמה מאקרוסקופית. בניסויים כאלה עושים לתרום הגוברת ראיות2,6 כי לא רק נחילים גדולים, אלא גם קבוצות קטנות (קבוצות אנוש וכן קבוצות בעלי חיים אחרים) שפעילותם מתואמת על ידי האינטראקציה מקומי כללי1.
הגישה הרומן שלנו באמצעות גלגול מרובת משתמשים מבוססי מחשב משחקים מציגה את אחד היתרונות העיקריים בחקר תופעות קולקטיביות אנושיות דינמי. שימוש של חלת דבש גלגול פלטפורמה1,17,18,19, נתונים-עתיים של התנהגות הפרט תנועה (תנועה נשלטת על ידי יחידים בפועל) ניתן באופן מלא לאסוף על ידי השרת, ו ניתן לנתח את התפתחות דפוסי התנהגות ומבנים קולקטיבית עם דיוק של 50 מילישניות (טבלה 1). כפי חזותיים ושמיעתיים תקשורת החושי יכולה להיות מוגבלת על-ידי דרישת למשתתפים להשתמש אטמי אוזניים, encasing העבודה שלהם עם קירות מחיצה, נחיל ומצבים אחרים של התנהגות הקהל ניתן לקרב את ערכיהן השפעול. מספר ניסויים1,17,18,19, אנחנו מניפולציות חזון רדיוס (הכללית נ’ המקומית, איור 2), תמריצים כספיים (איור 3 א, b ), קבוצות (איור 4), והנוכחות שיתוף של שחקנים אחרים (איור 5) על מנת לבדוק את ההשפעה של משתנים אלה על הופעתה של דפוסי התנהגות קולקטיבית כגון בני אדם נוהרים התנהגות17, מנהיגות 1, תחרות18. כדי לאסוף את הנתונים, שימש כיוונון של 10-12 המחברות ואת שרת אחד (איור 6).
התיאום עצמי מאורגנת של הפעילויות הנפרדות במין קבוצה חיים משכה תשומת לב מדעית רבה, במיוחד בתוך העשור האחרון. בדיקות הם למחשוב, שביל פשוט היווצרות ואת הנתיב שנבחר בנמלים על הופעתה מורכבים מבני מערבולת להקות דגים, אפילו ההפרדה תזרימי דו-כיווני של הולכי רגל2.
עם הפרדיגמה הכוורת שלנו, נוכל לתרום בגישה מתודולוגי לחקור מדעית את ההשפעה של מגוון אפשרויות/אילוצים המצבית, כללים התנהגותיים המגוונים המאפיינים האישיים ברמה מיקרוסקופית על הופעתה של מאקרוסקופית מבנים התנהגותיות אצל בני אדם. יתרון חשוב הוא כי הפרדיגמה מציע הגדרות ניסיוני לחלוטין לשליטה שהוגדרו על-ידי ניסויים, באפשרם מניפולציה למדוד את התוצאות של ניסוי יחיד או להשוות ניסויים מרובים. לוח המשחק וירטואלי יכול להיות מוגדר בהתאם לדרישות של תכנון המחקר, ערוצי תקשורת חושית בין המשתתפים ניתן לסלק או מופחת על פי הפרמטרים הניסוי. בנוסף, יכול להיות בצורת affordances איכות הסביבה (למשל, תחרותי, תחרותי קונצנזוס והגדרות הצלה). לפיכך, הפלטפורמה שלנו אוכף תוקף פנימי (קרי, התאמת תכנון המחקר ככל האפשר לשאלות המחקר) על-ידי המציע את האפשרות לטפל/בקרת משתנים רלוונטיים לשאלה מחקר ספציפי, באמצעות נתוני תנועה נשלטת-האדם לבחון את התנועה האנושית. שדה ניסויים רינדור יתרונות במונחים של תוקף חיצוני (generalizability) של תוצאות15,20,21 אל העולם האמיתי, כי הם לא שולל השפעות לא ידוע בלתי נשלט/insuppressible חברתית רמזים, כמו גם, פארא-מילוליים בהתנהגויות של בני אדם1.
מבוסס מחשב הסוכן מרובי המשחק וחלת הדבש שימש לחקור את הופעתה של תיאום ודפוסי מנהיגות של שחקנים אנושיים הלאה האווטרים שלהם לוח המשחק הווירטואלי. המשתתפים היו לספק רק מידע מקומי על תמריצים כספיים השגה על המטרה משושים, שכללה את התמריץ של לכידות קבוצתית המבוססת על הכפלה של כספי התגמולים לפי מספר שחקנים משותף, אשר הגיע גם אל אותה מטרה משושה. בסדרה הראשונה שלנו של מחקרים, אנו מוגבלים הגדרת הניסוי שני פרמטרים פשוטים של שורצים התנהגות (יישור ולכידות), הופחת להעברת מידע הדדי “קריאה/משדר” רק תנועה התנהגות של המשתתפים האחרים. אנחנו מכן מגוונות הרדיוס המראה של אחרים התנהגות התנועה משתתפת גם נוף גלובלי או מקומי של לוח המשחק הווירטואלי, אשר מורכב 97 משושים קטנים יותר, והוא מוגבל המשאבים תנועה מיותר (מהלכים אפשריים) של השחקנים.
ניתן לעצב את הצורה ואת האלמנטים של הפלטפורמה הוירטואלית והפרמטרים המוגדרים על-ידי הנסיין של משחקים יכול להיות משוחק על פלטפורמת אמר על פי שאלות המחקר הספציפי. בהתאם מטרת המחקר, ניתן לשנות את הגודל של לוח המשחק; ניתן להתאים את הצבעים, הצורות, משמעויות של אווטארים; ניתן ליישם משאבים; הפרס שהמבנה והתוכן יכולים להיות מגוונים. פחות או יותר מידע, חוסר ודאות, והעדפות סותרות יכול גם להיות מיושמים22. בדרגות שונות שחקן גלובלי-הצגת מידע ושליטה הינן גם אפשריות. לכן, דרך ניסיוני הוראות, affordances הסביבתיים של הניסוי יכול להיות שונה (למשל, תרחיש קונצנזוס לעומת לברוח). בסעיף הבא, נבאר כמה משתנים אלה יכול להיות מיושם על ידי המתאר מחקר אמיתי בשימוש בחלק מפרמטרים אלו לענות על שאלות המחקר הספציפי.
Protocol
Representative Results
Discussion
השאלה הבסיסית אחד בשימוש בסביבות וירטואליות מרובת לקוחות כמו פרדיגמה המחקר לחקור את ההתנהגות האנושית הקולקטיבית היא התוצאות חלים תרחישים בפועל. במילים אחרות, האם הגישה מתודולוגי להניב פירות עם מספיק תוקף אקולוגי או חיצוני? המייצג המשתתפים אנושי כמו תמונות אישיות על המשחק הוירטואלי ולתת להם לנוע באמצעות לחיצות עכבר מפחית רמזים חברתיים. בנוסף, שמירה על תקשורת למינימום מאפשר ניסויים לחקור איזה סימנים התנהגותיים שבשתיקה מועברים בין בני אדם שעשויים להשפיע על תיאום קבוצה אנושית והתנהגות מנהיגות ותחת אילו affordance סביבתיים (למשל הצלה, תחרות, פינוי) התנהגויות אלו מושפעות על ידי יותר, באיזו מידה. כל עוד יש הקפדה על שני השלבים בדיקות טרום ב הפרוטוקול ואת נוהלי הבדיקה, גישה זו רדיוקציוניסטי מבטיחה תוקף פנימי. על מנת לאפשר העברת תוצאות הקבוצה “אמיתי”, הקהל dynamics, שלבי ההתקנה ובדיקה ניסיוני ניתן בהדרגה לשנות להפוך יותר מורכבת (למשל, המאפשרות תקשורת נוספים מעבר תנועה משדר/קריאה בלבד התנהגות, הוספת מידע על מאפייני הפרט מוטבע סמנטי התרחישים השונים בעולם האמיתי, וכדומה) , שמתואר המסך הוראות לקרוא על ידי המשתתפים לפני המשחק מתחיל.
כדי לטפל בעניין תוקף חיצוני, יכולים להיות מגוונים לוח המשחק משושה [שנבחרו בתחילה לתקנן את התנועות של השחקן מתוקננת, מימדי קואורדינטות משושה עקב צמצום של בלבול גורמים שמישות (שנבדקו מראש)]. רשת דו מימדי עם תנועה חופשית הבחירה תאפשר שחקנים ליצור יותר רציפים ומורכבים נתוני תנועה. סביבה תלת מימדיים שנוצרו על ידי אחדות או בדיה-מנוע, לדוגמה, יכול גם להגביר את תוקף אקולוגי/חיצוני. עם זאת, עם כל צעד כלפי זכותו הגבלות על תנועה, מתעוררת בעיה. עם המורכבות העולה של חופש–התנועה בתרחיש מדומה, ההשפעה של משתנה מתערב גורמים (למשל, הבדלים בין-אישיים כגון חוויית המחשב, היכרות עם מרחבית במשחקי תלת מימד) עליות, אשר יכול להוביל מוטה תוצאות ולהפחית את תוקף פנימי.
היתרון של השיטה שפורטו בפרוטוקול חלת דבש הוא כי זה יכול להיות בשילוב עם מודלים הדמיה ממוחשבים, משמש פרדיגמה לבחון מדעית אם דפוסי קולקטיבית נמצאו ההדמיות להחזיק גם על התנהגות בקבוצות של בני אדם. כדי לשפר את תוקפו חיצוני של בדיקות כאלה, המשתתפים כשסכין בשאלון מבחן שלאחר שלב אם הם הרגשתי מספיק, מבחינה אנושית המיוצג על-ידי האווטרים שלהם, אם הם היו מסוגלים לתפוס את השחקנים שלהם שיתוף שחקנים אנושיים. הפרוטוקול מציין נוכחותו הפיזית של השחקנים שיתוף היושבים בתחנות העבודה לצד השני (למרות הפרמטרים פרוטוקול למנוע תקשורת או ויזואלי חושית) כדי לשפר את הרגשות האלה של התגלמות אנושית.
לסיכום, לשיטות להחיל על ידי גישה חלת דבש המתוארות ב pre-test של הפרוטוקול, בדיקה של שלבים שלאחר לספק פרדיגמה הרומן לחקור מנגנונים בסיסיים של תופעות קולקטיביות כגון תיאום קבוצה, מנהיגות, והקבוצה אינטרה- differentiatioש מגבלה החשוב ביותר של השיטה הוא שלה פגיעות זו טעות אנוש על ידי המגייסים, במיוחד אם הם אינם מחמירים מספיק להבטיח כי המשתתפים לא לתקשר אחד עם השני במהלך שלבי pre-test ובדיקה.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה מומן על ידי יוזמת המצוינות של גרמנית (אסטרטגיה מוסדיים: https://www.uni-goettingen.de/en/32632.html). אנו מודים מרגריטה נף-היינריך על הגהה באנגלית שלה.
Materials
| Notebooks | |||
| Partition walls between work stations | |||
| Earplugs | |||
| Equipment for LAN installation |
References
- Boos, M., Pritz, J., Lange, S., Belz, M. Leadership in Moving Human Groups. PLoS Computational Biology. 10 (4), e1003541 (2014).
- Moussaid, M., Garnier, S., Theraulaz, G., Helbing, D. Collective information processing and pattern formation in swarms, flocks, and crowds. Topics in Cognitive Science. 1 (3), 469-497 (2009).
- Sumpter, D. J. T. . Collective Animal Behavior. , (2010).
- Krause, J., et al. Fish shoal composition: mechanisms and constraints. Proceedings – Royal Society. Biological Sciences. 267 (1456), 2011-2017 (2000).
- Camazine, S., et al. . Self-Organization in Biological Systems. , (2003).
- King, A. J., Sueur, C., Huchard, E., Cowlishaw, G. A rule-of-thumb based on social affiliation explains collective movements in desert baboons. Animal Behavior. 82 (6), 1337-1345 (2011).
- Fischer, J., Zinner, D. Communication and cognition in primate group movement. International Journal of Primatology. 32 (6), 1279-1295 (2011).
- Couzin, I. D., Krause, J. Self-organization and collective behavior in vertebrates. Advances in the Study of Behavior. 32, 1-75 (2003).
- Katz, Y., Tunstrøm, K., Ioannou, C. C., Huepe, C., Couzin, I. D. Inferring the structure and dynamics of interactions in schooling fish. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (46), 18720-18725 (2011).
- Guy, S. J., Curtis, S., Lin, M. C., Manocha, D. Least-effort trajectories lead to emergent crowd behaviors. Physical Review E: Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 85 (1), 016110 (2012).
- Shao, W., Terzopoulos, D. Autonomous pedestrians. Proceedings of the 2005 ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation. , (2005).
- Reynolds, C. W. Flocks, herds and schools: A distributed behavioral model. Seminal Graphics. , 273-282 (1987).
- Pelechano, N., Allbeck, J. M., Badler, N. I. Controlling individual agents in high-density crowd simulation. Proceedings of the 2007 ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation. , 99-108 (2007).
- Helbing, D., Molnár, P., Farkas, I. J., Bolay, K. Self-organizing pedestrian movement. Environment and Planning B: Planning and Design. 28 (3), 361-383 (2001).
- Dyer, J. R. G., Johansson, A., Helbing, D., Couzin, I. D., Krause, J. Leadership, consensus decision making and collective behavior in humans. Philosophical Transactions – Royal Society. Biological Sciences. 364 (1518), 781-789 (2009).
- Moussaid, M., Schinazi, V. R., Kapadia, M., Thrash, T. Virtual Sensing and Virtual Reality: How New Technologies can Boost Research on Crowd Dynamics. Frontiers in Robotics and AI. , (2018).
- Belz, M., Pyritz, L. W., Boos, M. Spontaneous flocking in human groups. Behavioral Processes. 92, 6-14 (2013).
- Boos, M., Franiel, X., Belz, M. Competition in human groups – Impact on group cohesion, perceived stress and outcome satisfaction. Behavioral Processes. 120, 64-68 (2015).
- Boos, M., Li, W., Pritz, J., Fu, X., Luo, J. -. D., Boos, M. Patterns of Group Movement on a Virtual Playfield: Empirical and Simulation Approaches. Social Network Analysis: Interdisciplinary Approaches and Case Studies. , 197-223 (2017).
- Dyer, J. R. G., et al. Consensus decision making in human crowds. Animal Behavior. 75 (2), 461-470 (2008).
- Faria, J. J., Dyer, J. R. G., Tosh, C. R., Krause, J. Leadership and social information use in human crowds. Animal Behavior. 79 (4), 895-901 (2010).
- Conradt, L. Models in animal collective decision-making: information uncertainty and conflicting preferences. Interface Focus. 2 (2), 226-240 (2011).
- Couzin, I. D., Krause, J., Franks, N. R., Levin, S. A. Effective leadership and decision-making in animal groups on the move. Nature. 433, 513-516 (2005).
