El paradigma del panal para la investigación en comportamiento humano colectivo
Summary
Presentamos el juego de ordenador, múltiples agente del panal, que permite las investigaciones experimentales de colectivo movimiento humano comportamiento via negro-punto-avatares en un virtual campo de juego hexagonal 2D. Diferentes condiciones experimentales, como incentivos variables en campos de gol o el radio de visión, pueden establecerse, y sus efectos en el comportamiento del movimiento humano pueden ser investigados.
Abstract
Comportamiento humano colectivo tales como el movimiento del grupo demuestra con frecuencia sorprendentes patrones y regularidades, tales como la aparición de liderazgo. La literatura reciente ha revelado que estos patrones, a menudo visibles a nivel mundial del grupo, se basan en comportamientos auto organizados, que los que siguen varios parámetros locales simples. Comprender la dinámica del comportamiento humano colectivo puede ayudar a mejorar la coordinación y liderazgo en grupo y multitud de escenarios, tales como identificar la colocación ideal y el número de salidas de emergencia en edificios.
En este artículo, presentamos el paradigma experimental del panal, que puede utilizarse para investigar sistemáticamente las condiciones y efectos de comportamiento colectivo humano. Este paradigma utiliza una plataforma multiusuaria basados en computadoras, proporcionando un entorno que puede ser formado y adaptado a varios tipos de preguntas de investigación. Condiciones situacionales (por ejemplo, relaciones de costo-beneficio de comportamiento específico, incentivos monetarios y recursos, varios grados de incertidumbre) pueden ser fijadas por los experimentadores, dependiendo de la pregunta de investigación. Movimientos de cada participante son registrados por el servidor como coordenadas hexagonales con marcas de tiempo en una precisión de 50 ms y con identificaciones individuales. Así, puede definir una métrica en el campo de juego, y parámetros del movimiento (por ejemplo, distancias, velocidad, clustering, etc.) de los participantes pueden ser medidos con el tiempo. Datos de movimiento a su vez pueden combinarse con datos no informatizados de cuestionarios obtenidos dentro de la misma configuración del experimento.
El paradigma del panal está allanando el camino para nuevos tipos de experimentos de movimiento humano. Aquí demostramos que estos experimentos pueden representar resultados con suficiente validez interna significativo profundizar nuestra comprensión del comportamiento humano colectivo.
Introduction
El ordenador multi-agente juego panal1 ofrece un paradigma metodológico para investigar experimentalmente cómo colectivo movimiento humano patrones y estructuras de grupo surgen de comportamiento individual. Participantes humanos se representan visualmente como avatares (puntos negros) en un campo de juego virtual hexagonal que se asemeja a un panal de abejas (figura 1). Los participantes mueven su avatares a través de clic del ratón llegar a hexágonos de meta, gastar recursos en movimiento (Video 1), y maximizar sus recompensas monetarias mediante la construcción de grupos cohesivos (Video 2). Condiciones espaciales (por ejemplo, radio de visión), estructuras de recompensa (por ejemplo, campos meta monetaria) y los canales de comunicación pueden ser manipulados para que descubrir y hasta qué punto estas reglas de condición impactan coordinación y liderazgo en un movimiento colectivo.
Las reglas de procedimiento o condición, objetivos y motivadores de la recompensa del juego han sido diseñados por psicólogos sociales para investigar el movimiento del colectivo humano. En enjambres de animales así como las multitudes humanas, uno puede observar fenómenos emergentes (es decir, patrones globales) transpiración de comportamiento individual que sigue las normas locales. Por ejemplo, las escuelas de peces y bandadas de pájaros parecen moverse como coherente entidades hacia un objetivo espacial2,3,4, a pesar de los tamaños de grupo que reducen su capacidad de comunicación global o interindividual. Investigación empírica5,6,7, comportamiento modelado8,9,10y computadora simulaciones11,12, 13 han demostrado que en diversas especies, incluyendo seres humanos14,15,16, patrones complejos a nivel de grupo surgen sin control interno o control externo. Movimiento individual local y, a menudo, reglas simples en el nivel microscópico son suficientes para generar un movimiento ordenado a nivel macroscópico. Tales experimentos contribuyen a la creciente evidencia2,6 que no sólo enjambres grandes, sino pequeños grupos (grupos humanos así como otros grupos de animales) son coordinados por reglas de interacción local1.
Nuestro nuevo enfoque con juegos de ordenador multiusuario avatar muestra una de las ventajas principales en la investigación de fenómenos colectivos humanos dinámicos. Con el avatar de nido de abeja de1,plataforma17,18,19, datos espacio-temporales de los movimientos (movimiento gobernado por personas reales) se pueden recoger completamente por el servidor, y el desarrollo de patrones de comportamiento y estructuras colectivas puede ser analizado con una precisión de 50 ms (tabla 1). Como comunicación sensorial visual y auditiva puede restringirse al exigir a los participantes a usar tapones para los oídos y encerrar sus estaciones de trabajo con paredes divisorias, enjambre y otras condiciones de comportamiento de la multitud se pueden aproximar experimentalmente. En varios experimentos1,17,18,19, manipulamos radio visión (global vs local, figura 2), incentivos monetarios (figura 3a, b ), subgrupos (figura 4) y la copresencia de otros jugadores (figura 5) para probar el impacto de estas variables en la aparición de patrones de comportamiento colectivo como humano reúne comportamiento17, liderazgo 1y18de la competencia. Para recolectar los datos, se utilizó una configuración de diez a doce cuadernos y un servidor (figura 6).
La coordinación autoorganizada de las actividades individuales de especies vivas de grupo ha atraído mucha atención científica, particularmente en la última década. Los exámenes son amplios, desde la selección formación y camino camino simple en las hormigas a la aparición compleja de estructuras vórtice en cardúmenes de peces y aun la segregación de los flujos bidireccionales de peatones2.
Con nuestro paradigma de nido de abeja, aportamos un enfoque metodológico para investigar empíricamente el impacto de variadas opciones/restricciones situacionales, diversas reglas de comportamiento y características individuales en el nivel microscópico en la aparición de estructuras de comportamiento macroscópicas en los seres humanos. Una ventaja importante es que el paradigma ofrece estrictamente controlables configuración experimental definida por experimentadores, haciéndolo posible para manipulación medir los resultados de un experimento único o comparar experimentos múltiples. El campo de juego virtual se puede configurar según los requisitos del diseño del estudio, y canales de comunicación sensorial entre los participantes pueden ser eliminados o reducidos según los parámetros del experimento. Además, habilitaciones ambientales pueden ser en forma de (por ejemplo, consenso competitivo, no competitivo y valores de rescate). Así, nuestra plataforma aplica la validez interna (es decir, que el diseño del estudio lo más cerca posible a las preguntas de investigación), ofreciendo la posibilidad de manipular y control de las variables relevantes para la pregunta de investigación específica, con datos de movimiento gobernado por humanos para analizar el movimiento humano. Experimentos de campo rendir beneficios en términos de validez externa (generalización) de los resultados15,20,21 al mundo real, ya que no impedir efectos de desconocido incontrolable/insuppressible social señales, así como comportamientos verbales no y para los seres humanos1.
El panal juego de múltiples agente basada en computadoras ha servido para investigar la aparición de la coordinación y los patrones de liderazgo de sus avatares en movimiento en el campo de juego virtual los jugadores humanos. Los participantes fueron proporcionados solamente información local sobre incentivos monetarios que se puede obtener en hexágonos de meta, que incluyó el incentivo para la cohesión de grupo basado en la multiplicación de las recompensas monetarias por el número de jugadores Co que también terminó en el mismo objetivo hexágono. En nuestra primera serie de estudios, restringe la configuración del experimento a dos parámetros simples de enjambre comportamiento (alineación y cohesión) y reduce la transferencia de información mutua a “lectura/transmitir” de sólo movimientos de los otros participantes. Luego varió el radio de la vista de otros movimientos participantes a cualquiera una vista global o local del campo de juego virtual, que consta de 97 hexágonos más pequeños y limitados recursos fungibles de movimiento (movimientos posibles) de los jugadores.
La forma y los elementos de la plataforma virtual y los parámetros definidos por el experimentador de juegos para jugar en dicha plataforma se pueden diseñar según las preguntas de investigación específicas. Dependiendo de la meta de la investigación, se puede cambiar el tamaño del campo de juego; pueden adaptar los colores, formas y significados de los avatares; pueden aplicarse los recursos; y la estructura de la recompensa y el contenido pueden ser variados. Más o menos información, incertidumbre y conflicto preferencias también pueden ser puesto en ejecución22. Diversa información de jugador-visión global y control también son posibles. Por lo tanto, mediante instrucciones experimentales, las habilitaciones ambientales del experimento pueden ser alterado (por ejemplo, un escenario de consenso frente a escapar). En la siguiente sección, aclararemos cómo estas variables pueden aplicarse describiendo un estudio real que utilizó algunos de estos parámetros para responder a preguntas específicas del estudio.
Protocol
Representative Results
Discussion
Una pregunta fundamental en el uso de entornos virtuales de múltiples clientes como un paradigma de investigación para investigar el comportamiento humano colectivo es si los resultados son aplicables a escenarios reales. En otras palabras, ¿el enfoque metodológico resultados con suficiente validez ecológica o externo? Representación de los participantes humanos como avatares en un campo de juego virtual y dejarlos moverse a través de clics reducen señales sociales. Además, mantener comunicación al mínimo permite experimentadores investigar que tácito comportamiento señales se transmiten entre los seres humanos que pueden afectar el comportamiento de liderazgo y coordinación de grupo humano y bajo que medio ambiente affordance (p. ej. competencia, rescate, evacuación) estos comportamientos se ven afectados por más y en qué medida. Como hay adherencia terminante a las dos fases de las pruebas en el protocolo y procedimientos de prueba, este enfoque reduccionista garantiza la validez interna. Para permitir la transferencia de resultados al grupo “real” y la dinámica de la multitud, las fases de configuración y la prueba experimentales pueden modificarse gradualmente para llegar a ser más complejo (por ejemplo, que permite comunicación adicional más allá de la simple lectura que transmite movimiento comportamiento, agregando información sobre las características individuales integrado semánticamente en diversos escenarios del mundo real, etc.) y se describe en el en pantalla instrucciones Lea por los participantes antes de que comience el partido.
Para abordar la cuestión de la validez externa, se puede variar el campo de juego hexagonal [inicialmente elegido para estandarizar los movimientos del jugador a coordenadas hexagonales estándares, de dos dimensiones debido a la facilidad de uso (probado) y reducción de factores de confusión]. Una cuadrícula de dos dimensiones con opción libre circulación permitiría a los jugadores crear datos de movimiento más continuo y complejo. Un ambiente tridimensional creado por unidad – o irreal-motor, por ejemplo, también puede aumentar la validez externa ecológica. Sin embargo, con cada paso hacia lessoning la restricción de movimiento, surge un problema. Con la creciente complejidad de la libertad de movimiento en el escenario simulado, la influencia de confundir factores (por ejemplo, diferencias interpersonales como experiencia de la computadora, familiaridad con la orientación espacial en los juegos tridimensionales) aumentos, que pueden conducir a resultados sesgados y reducir la validez interna.
La ventaja del método descrito en el protocolo del panal es que puede ser combinada con modelos de simulación de computadora y utilizado como un paradigma para probar empíricamente si colectivos patrones encontrados en las simulaciones de computadora también tienen para el comportamiento en los grupos de seres humanos. Para mejorar la validez externa de este tipo de pruebas, los participantes se deben pedir en el cuestionario de la fase post-test si sentía suficientemente y humano representado por sus avatares y si eran capaces de percibir sus Co protagonistas como actores humanos. El protocolo especifica la presencia física de los jugadores Co sentado en estaciones de trabajo al lado de uno al otro (a pesar de que los parámetros de protocolo excluye sensorial comunicación auditiva o visual) con el fin de mejorar estos sentimientos de encarnación humana.
En Resumen, los métodos aplicados por el acercamiento del panal esbozado en el Protocolo pre-test, test, post-test fases y proporcionan un nuevo paradigma para investigar mecanismos básicos de fenómenos colectivos como la coordinación de grupo, liderazgo y los differentiation. Limitación más importante del método es su vulnerabilidad a errores humanos por los reclutadores, particularmente si no son lo suficientemente estrictas como para asegurar que los participantes no se comunican entre sí durante las fases de pre-test y prueba.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación fue financiada por la iniciativa alemana de excelencia (estrategia institucional: https://www.uni-goettingen.de/en/32632.html). Agradecemos a Margarita Neff-Heinrich por su corrección de textos en inglés.
Materials
| Notebooks | |||
| Partition walls between work stations | |||
| Earplugs | |||
| Equipment for LAN installation |
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