I pedoni evitano costantemente le collisioni con le persone in arrivo. Metri in anticipo cambiano inconsciamente il loro passaggio per incrociarsi. I fisici della Eindhoven University of Technology in collaborazione con ricercatori americani e italiani hanno analizzato 5 milioni di movimenti pedonali nella stazione ferroviaria di Eindhoven. Hanno scoperto che le persone vogliono mantenere una distanza media di almeno 75 cm. Il professor Federico Toschi e il postdoc Alessandro Corbetta pubblicano oggi questi risultati sulla rivista Revisione fisica E .

Da tutti i dati presi, circa 9, 000 coppie di pedoni si sono rivelate in rotta l'una verso l'altra, con il rischio di collisione. Corbetta:"Circa 40 coppie di questi si sono effettivamente scontrate. Le restanti coppie hanno adattato le loro passerelle fino a raggiungere almeno 140 cm di distanza l'una dall'altra e quindi sono state in grado di evitare una collisione".

Usando questi "big data, ' i ricercatori hanno sviluppato un modello in grado di prevedere statisticamente i movimenti dei pedoni in modo molto accurato. Questo permette di sapere in anticipo quanti pedoni, Per esempio, di un gruppo di 1000 persone, correrà, camminare, schivare, girarsi o scontrarsi in un'area definita come un corridoio o un tunnel.

Due forze sociali impediscono le collisioni

Corbetta:"Per costruire il nostro modello, abbiamo trovato due "forze di interazione sociale" che svolgono un ruolo:una forza a lunga distanza basata sulla visione e una forza a breve distanza per prevenire contatti difficili. Per effetto di queste forze, le persone modificano i loro percorsi attuali per evitare collisioni."

Con questa ricerca, Toschi e Corbetta stanno cercando di spingere ancora oltre i campi di applicazione della fluidodinamica. La fluidodinamica non comprende solo il movimento delle particelle di gas in una stanza, acqua nel mare, o grani in una clessidra:includono anche la dinamica della materia attiva che scorre, come stormi di uccelli, pesci in un banco o pedoni in mezzo alla folla. La fisica e la fluidodinamica possono aiutarci a comprendere il flusso di questi sistemi meno tradizionali e, allo stesso tempo, lo studio della materia attiva che scorre porta nuove sfide che possono gettare nuova luce su approcci consolidati.

La ricerca in questo studio si basa sul modello precedentemente sviluppato di alcune persone che camminano lungo un corridoio.

Toschi:"Nel 2014 abbiamo monitorato per circa 12 mesi un corridoio verso la mensa dell'edificio Metaforum nel campus TU/e. Le due forze sociali che vediamo nell'attuale ricerca alla stazione ferroviaria di Eindhoven sono state incorporate con successo nel modello precedente. In questo modo, estendiamo lentamente il modello più semplice per prevedere i movimenti dei pedoni".

Entrambi gli studi mostrano che statisticamente parlando, sembra che esistano robuste caratteristiche universali del flusso di folla, indipendente dall'ambiente specifico. "Abbiamo visto nei nostri dati che circa una persona su 1000 si fermerebbe e invertirà le proprie traiettorie, uscire dal tunnel o dal corridoio dallo stesso lato da cui sono entrati. Anche se camminavano da soli e indipendentemente dalla motivazione. L'abbiamo misurato sia alla stazione dei treni che nel campus. L'esecuzione di esperimenti nella vita reale è quindi fondamentale per spingere la nostra comprensione. Non avresti mai misurato queste caratteristiche in un esperimento di laboratorio in cui ai partecipanti viene chiesto di eseguire azioni, "Spiega Toschi.

Stessi sensori della barra della console di gioco

Per la loro ricerca, Toschi e Corbetta hanno installato 4 sensori aerei davanti al sottopasso della stazione di Eindhoven. Per sei mesi (tra settembre 2014 e aprile 2015) hanno osservato tutti i pedoni all'interno di una zona di 3 m x 9 m. I sensori utilizzano un illuminatore laser a infrarossi per costruire una "immagine di profondità" in bianco e nero della scena. In un'immagine profonda, teste di pedoni, quelli più vicini al sensore, risulta in una macchia grigio scuro, mentre le spalle, che sono leggermente più distanti, appaiono in tonalità più chiare. Ciò ha permesso ai ricercatori, grazie ad algoritmi sviluppati internamente, per localizzare e tracciare tutti i singoli pedoni e la loro velocità.

Corbetta:"I nostri sensori funzionano allo stesso modo delle console di gioco che registrano il movimento con una barra sopra la TV. Questi sensori hanno forti vantaggi:funzionano bene anche al buio, e non compromettono la privacy. I dati acquisiti riguardano solo i valori di profondità rappresentati in tonalità di grigio."

Guidare i pedoni inconsciamente

Per Toschi e Corbetta questa attività di ricerca è lungi dall'essere conclusa. "Cerco sempre di fare un passo avanti nella complessità dei movimenti pedonali. Sogno di capire finalmente le dinamiche di un'intera folla densa, "dice Toschi, "Stiamo lavorando per valutare i risultati del nostro esperimento al Glow 2017, chiamato "Luci mobili". Là, insieme all'Intelligent Lighting Institute (ILI) e Philips Lighting, abbiamo esaminato se potevamo dirigere le persone per mezzo della luce. Lasciamo che i pedoni scelgano di lasciare la nostra mostra attraverso l'uscita sinistra o destra. Utilizzando la luce con diversi livelli di intensità, abbiamo mirato a modificare le decisioni di routing a favore di una delle due uscite. I primi risultati ora indicano che sembra davvero possibile guidare le persone.

Abbiamo anche allestito un esperimento nel museo Naturalis di Leida, dove stiamo indagando sul comportamento dei bambini delle scuole che devono attraversare tutti un cancello d'ingresso. Puntiamo a pubblicare presto entrambi i risultati".