놀랍고 (그리고 무시 무시한) 방법으로 물처럼 큰 군중이 흐른다.

유체 역학 이론은 사람의 군중이 물처럼 어떻게 흐르는지를 설명하는 데 도움이됩니다.

Verrazzano-Narrows Bridge의 뉴욕시 마라톤 선수.

출처 : Wikipedia / Creative Commons

과학자 저널에 오늘 발표 된 새로운 연구 (Bain and Bartolo, 2019)에 따르면, 큰 인간의 군중은 유체 역학 이론에만 기초하여 예측할 수있는 유체와 같은 집단 행동을 나타냅니다. 이 선구자적인 연구는 사람들 사이에 소위 “상호 작용 규칙”을 무시하는 것처럼 보이는 물의 흐름이 처음으로 어떻게 나타나는지를 보여줍니다.

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이 논문은 “Polarized Crowds의 동적 응답 및 유체 역학”은 프랑스 Lyon의 Laboratoire de Physique의 Nicolas Bain과 Denis Bartolo가 공동 저술 한 것입니다. 베인 박사입니다. Bartolo의 감독하에 일하는 ENS de Lyon의 물리학 학생. 이 논문에서 제시된 획기적인 연구는 능동 물질 물리학 자의 관점에서 인간의 군중을 연구하는 데 초점을 맞추고 있습니다.

유체 역학 이론을 통해 인간의 군중 운동에 대한 대규모 연구를 위해 베인 (Bain)과 바톨로 (Bartolo)는 새들의 시선으로 카메라를 설치하여 수천 명의 마라톤 선수의 활주로를 시작 선에서 다른 코랄로 구분하여 촬영했습니다 시카고, 파리, 애틀랜타에서 개최되는 세계 최대 규모의 마라톤 대회 3 회

이 연구에서 연구자들은 전체 군중을 하나의 개체로 집중하고 개별 행동 가정이없는 인간 군중 운동에 유체 역학 이론을 적용했습니다. 저자는 연구의 디자인과 중요성을 요약합니다.

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조류 무리, 어류 학교, 곤충 떼, 사람의 군중에서 관찰되는 거의 모든 패턴의 감동적인 인상을 간단한 알고리즘으로 효과적으로 silico로 렌더링합니다. 그러나 육체적, 사회적 또는 생물학적 과제에 대응하여 시각적 인상을 넘어 살아있는 생물 집단의 집단 역학을 예측하는 것은 여전히 ​​큰 도전 과제입니다.

군중 모션을 모델링하는 것은 대규모 이벤트에서의 위험 예방 및 영화 산업에서의 시각 효과 렌더링과 같은 다양한 상황의 핵심입니다. 우리는 국경 운동에 대한 반응을 조사함으로써 편광 된 군중의 흐르는 행동을 명료하게하기 위해 수천 명의 도로 경쟁 참가자를 사용하여 코랄을 시작합니다. 이러한 관찰을 바탕으로 우리는 극성 군중에 대한 유체 역학적 이론을 제시하고 그 예측력을 입증합니다. 우리는 인간 집단에 대한 이러한 묘사가 군중 관리를위한 양적 지침을 제공하는 적극적인 연속체가 될 것으로 기대한다.

아래 비디오에서 볼 수 있듯이, Bain과 Bartolo가 경기 시작 선에서 마라톤 선수들의 집단 운동을 분석했을 때, 그들은 계단식 파도를 일으키는 파급 효과를 만든 군중 밀도와 속도의 파도를 확인할 수있었습니다 선의 뒤 및 정면, 그러나 좌우로는 아닙니다. 이 게시물의 뒷부분에서 다룰 생명을 위협하는 “군중이 쓰나미처럼 흘러 내리는”상황과는 달리, 잘 짜여진 이러한 실행 이벤트에 참여하는 수천 명의 마라톤 선수는 인종 차별주의에 대한 명확한 지침에 따라 출발 선을 향해 서서히 진행됩니다. 하루 직원.

흥미롭게도, 26.2 마일 달리기를 기다리고있는 마라톤 선수들의 “수력 파”는 일정한 속도로 군중을 뒤덮는 것처럼 보입니다. 예측 수학 모델을 사용하여 연구자들은이 마력이 한 마라톤 시작 선에서 다른 선로로 어떻게 전개 될지 정확하게 예측할 수있었습니다.

Stanford University의 Nicholas Ouellette에 의한 Bain과 Bartolo의 “Flowing Crowds”에 관한 새로운 연구에 관한 주목할만한 전망도 Science 1 월 4 일자 호에 실렸습니다 . Oullette는 스탠포드 환경 독성 연구실 (Stanford ‘s Environmental Complexity Lab)의 설립자이자 이사로, 동물 집단과 대규모 인파 집단의 난기류 흐름 및 집단 운동과 같은 집단 행동과 실험 유체 역학과 관련된 복잡한 시스템의 자체 구성에 중점을 둡니다.

오 울레 트는 자신의 관점에서 물처럼 행동하는 군중에 대한이 연구의 중요성을 요약하고,

“p. 이 문제에 관한 46 권의 베인 (Bain)과 바톨로 (Bartolo) (4)는 인간의 군중을 모델링하는 강력한 새로운 방법을 기술하고있다. 개인에 집중하는 대신, 전체적으로 군중의 연속체 “유체 역학”모델을 구축 한 다음 마라톤 선수로부터 수집 한 관측 데이터로 제한합니다. 이 접근법은 이전에 제기 된 의문의 여지가 많은 가정을 우회하고 집단 행동의 경험적 근거 이론을 구축하기위한 로드맵을 제공합니다. “

당신은 해일과 같은 펠트 인류의 바다에서 “휩쓸 리다”적이 있습니까?

물의 흐름과 유체 역학에 기반한 예측 가능한 패턴에 대한 최신 연구에 대해 읽었을 때, 나는이 현상을 경험 한 스포츠와 일상 생활 모두에서 특별한 상황에 대한 플래시백을 경험했습니다. 이 포스트의 두 번째 부분에서는 인간의 군중의 유체 역학에 대한 Bain과 Bartolo의 최신 연구 결과를 뒷받침하는 자서전 적 이야기와 시청각 자료를 기어 바꿔 공유 할 것입니다.

더 읽기 전에 : 몸이 움직이는 방향을 선택하는 것에 대해 무력감을 느껴지도록 물의 벽처럼 행동하는 인류의 거대한 물결을 느끼는 직접 경험을 생각해 낼 수 있습니까?

오늘 제가이 질문을 던졌을 때 네 가지 예가 떠 올랐습니다. 그 중 두 명은 나를 기분 좋게 해주는 기억이었습니다. 다른 두 사람은 외상 후 스트레스를 유발했다. 베인과 바르톨로의 최신 연구 결과를 읽은 후에, 내가 죽을 것이라는 생각이 들었던 가장 큰 이유는 거대한 군중의 물과 같은 움직임 – 집단적 행동이 이루어지고 있다는 것을 모르는 상황에서였습니다. 생명을 위협하는 위험 – 그룹의 먼 부분에있는 거의 전멸 한 개인.

마라톤 주자로서 나는 Bain과 Bartolo가 인종적 날 자원 봉사자들에 의해 시작 목장에 “참여”한 참가자로서 최신 연구를 위해 필름에 붙잡힌 정확한 물결 모양 현상을 경험했습니다. 나에게이 경험은 언제나 즐겁고 동료애를 불러 일으키는 경험이었습니다. 인류의 바다에 물 한 방울의 가장 풍부한 “E pluribus unum”감각은 내가 뉴욕시에서 세계 최대 마라톤의 시작 라인에서 50,000 명 이상의 마라톤 선수 중 한 명일 때입니다.

위 비디오에서 볼 수 있듯이 NYC 마라톤의 첫 번째 마일에는 Staten Island에서 Verrazano-Narrows Bridge를 경유하여 브루클린으로 달리는 주자가 있습니다. NYC 마라톤의이 부분에서 어깨 너머로 어깨를 벌리고 다른 마라토너들과 걸음을 딛고 뛰어 다니는 것은 파도를 서핑하는 것처럼 느껴집니다. 이것은 내 발이 땅바닥에 닿지 않는 것처럼 느껴지는 마라톤 중 유일한 시간이며 공통된 목표를 향해 나아가는 거대한 낯선 사람들의 파도에 의해 앞으로 나아갈 것입니다. 이것은 인생을 긍정하는 경험입니다.

네이티브 뉴요커로서 러시아워 동안 지하철로 통근하는 동안 제 통제를 벗어난 방식으로 앞뒤로 몸을 밀고 나가는 “인류의 바다”를 무수히 경험했습니다. 혼잡 시간에 맨하탄 안팎으로 향하는 MTA 열차를 타고 왔거나 꺼지는 사람은 아마도 물처럼 흐르는 군중의 유체 역학을 느꼈을 것입니다.

내 인생의 대부분을 위해 나는 14 번가에서 살았고 L 기차를 정기적으로 가져 갔다. 대부분의 사람들이 러시아워 군중을 싫어하지만, 나는 정어리 같은 지하철 차에 항상 포장되는 것을 좋아했습니다. 사람들이 둘러 싸기는 쉽지만 육체적으로 고립 된 느낌을주는 대도시에서는 지하철로 차를 몰고 다니는 것이 이상한 친절을 만들어 내 기분이 이상합니다.

즉, 위의 비디오에서 볼 수 있듯이 마라톤 시동 라인에서 Bain과 Bartolo가 관찰 한 물과 같은 동역학 유형은 통근자가 막혀있는 (박테리아가 플런저를 필요로하는 차단 된 배수관과 같은) 전시에서 관찰 할 수 있습니다. 유니언 스퀘어 (Union Square)에있는 계단으로 이어지는 계단에서. 단일 개체로서의 군중의 아메바 (amoeba)와 같은 동력은 응고되어 양쪽 방향으로의 흐름을 멈 춥니 다. 분명히, 지하 터널에서 원활하게 흐르지 않는 군중들의 이러한 유체 역학은 일상 통근자들에게 매우 위험한 위험을 안겨줍니다.

물과 같은 거대한 인간의 군중 흐름을 느낀 또 다른 자서전 적 사례는 내가 거의 익사하는 생명을 위협하는 상황에서 물에 잠겼을 때 발생했습니다. 20 년 전부터이 사건을 회상 해보니 아직도 숨이 멈출 수있는 공황 발작과 같은 PTSD가 발생했습니다.

1999 년 8 월 15 일 아침, 나는 레이크 플래시 드 (Lake Placid) 철인 3 종 경기에 참가하기 위해 약 2,000 명의 다른 Ironman triathlet과 함께 잠수복을 입었다. 이 장거리 수영, 자전거, 달리기 행사의 2.4 마일짜리 수영 다리는 대개 바다로 퍼져 나갈 공간이 충분합니다.

불행하게도,이 특별한 철인 3 종 경기의 이름에서 알 수 있듯이, Ironman Lake Placid의 수영 다리는 상대적으로 작은 호수에서 열리고 경주는 지나치게 많이 팔렸습니다. 비좁은 상황으로 인해 수영자는 1.6 마일 밖에 안되는 거리를 두 번해야했습니다. 이것은 선수들이 문자 그대로 A에서 B까지 직선의 최단 거리를 가려면 서로 수영해야한다는 것을 의미했습니다. 또한 호수의 해안선이 너무 작아 수천 명의 운동 선수를 수용 할 수 없었습니다. 아래 동영상에서 볼 수 있듯이, Ironman Lake Placid 초창기에이 수영 시작은 완전히 혼돈 상태 였고 정말로 위험한 조건을 만들었습니다.

Bain과 Bartolo가 서로 다른 낙하산에서 경기를 시작하기를 기다리는 마라톤 선수에 대한 연구 에서처럼 수영 선수 그룹이 운동을 시작하면 개인의 의도에 의해 안내되지 않은 집단적인 물결이나 찢어진 흐름처럼되었습니다. 출발 선의 모든 선수가 수평선에서 같은 부두를 향해 가고 있었기 때문에 왼쪽에서부터 물이 흐르는 작은 수의 수영 선수가 오른쪽에서 쏟아지는 운동 선수의 쓰나미와 합칠 방법이 없었습니다.

내가 99 년 레이크 플래시 드 (Lake Placid)를 돌아 왔을 때, 나는 해일처럼 호수 오른쪽에서 들어오는 수백 명의 수영 선수들이 마찰을 일으키는 미끄러운 검은 색 네오프렌 (neoprene)의 집단 덩어리 아래 몇 피트에 갇혔다. 숨을 쉬는 것은 불가능했습니다. 이 수영 선수들은 모두 거대한 흐름 채널에 있었기 때문에 한꺼번에 무리하게 밀어 닥치게되었습니다. 운이 좋지 않아이 붐비는 수영의 역학이 어떻게 작용할 지 이해하지 못하기 때문에 병목이 형성되고 흐름이 없었던 왼쪽에 붙어있었습니다.

엄청난 양의 물이이 첫 번째 이벤트의 시작 라인에서 휘젓고 다가오는 상황에서 아무도 다른 흐름 채널에있는 수영 선수의 반대 흐름에 의해 만들어진 소용돌이 속에서 나는 불행한 운동 선수가 나와 함께 갇혔다는 것을 알지조차 모릅니다. 운동 선수와 관람객의 응원, 튀김, 돌진 아드레날린 모두가 시동 총이 발사되면 누구나 합리적인 지시를 전달할 수 없었습니다. Ironman Lake Placid 수영 시작은 내가 운동 경쟁에서 죽을 것이라고 생각하고 의식을 잃어 버렸던 가장 가까운 곳입니다. 그것은 무서웠다.

베인 (Bain)과 바톨로 (Bartolo)는 대규모 대중의 유동적 인 행동에 관한 그들의 논문의 결론에서 경고하면서,

“우리는 국지적으로 접근 가능한 신호에만 의존 할 때 편향된 군중들의 움직임 방향을 한 번에 재조정하는 것이 불가능하다는 것을 보여줍니다. 운동 방향을 변경하려면 전체 큐에 오리엔테이션 큐를 제공해야합니다. 또한 우리는 경계에서 정보를 제공함으로써 주어진 범위의 군중을 움직이거나 멈추는 데 걸리는 시간을 예측합니다. “

이러한 유체 역학 원리를 토대로 경기 자원 봉사자가 운동을 시작하면 수천 명의 양극화 된 수영 선수에게 오리엔테이션 큐를 제공 할 수있는 방법이 없었습니다. 고맙게도 2013 년에 Ironman 경주 조직원은 수영의 대량 시작 형식을 작은 파도가 시작되는 시점으로 변경하기 시작하여 헤엄 치는 방식으로 정식으로 수영을 할 수있게하여 위험을 크게 줄입니다.

Ironman North America의 조직 위원은 “Ironman Coeur d’ Alene과 Ironman Lake Placid는 모두 2013 년에 롤링 출발을 특징으로 할 것입니다. 선수들은 주행 거리와 마찬가지로 통제 된 액세스 포인트를 통해 물 속으로 계속 들어갑니다. 경주가 시작됩니다. 선수가 수영 아치 밑으로 타이밍 매트를 건너면 운동 선수의 시합이 시작됩니다. ”

유체 역학의 마지막 예와 1982 년 클래쉬 (The Clash)의 일반 입학 콘서트에서 물과 같은 물의 흐름이 신체에 해를 끼치며 (거의 죽을 수도 있음) 일어났습니다. 케이프 코드 콜리 세움에서 The Clash를 보러 갔을 때 82 년 8 월, 그들의 노래 “Rock the Casbah”는 Billboard Hot 100에서 10 대 히트 곡이었습니다. 콘서트에 참여한 모든 사람들은 암페어 업으로이 차트 탑 링 영국 밴드를보기 매우 열정적이었습니다.

군중 역학의 관점에서 Cape Cod Coliseum (1984 년 폐쇄)의 문제점은 군중 안전에 대해 많은 생각을하지 않고도 소유자가 우연히 예전 아이스 스케이트 링크를 콘서트 회장으로 바꿨다는 것입니다. 콘서트가 지정석이없는 일반 입학 이었기 때문에, 모두는 모퉁이 구덩이가 된 주층에 밀어 넣었습니다.

십대 시절에이 클래시쉬 콘서트에 참석했을 때, 나는 일찌감치 군중 앞쪽에 도착했습니다. 불행히도, 이것은 무대 근처의 콘크리트 장벽에 쐐기로 고정되어 콘서트가 시작된 후 단 몇 곡 만 고정되어 있음을 의미했습니다. 오늘날까지 “Magnificent Seven”을들을 때마다이 노래의 독창적 인 드럼 비트는 콘크리트 장벽에 맞서 내 몸을 스매싱하는 군중들의 신나는 파도로 느껴지는 리드미컬 한 맥박을 상기시켜줍니다. 매진 된 군중들로부터의 집단 운동의 모든 물결은 허리 높이의 봉쇄에 반하여 내 하체를 밀었으며, 그것은 나를 반으로 나눌 것 같은 느낌을주었습니다. 운 좋게도 일부 보안 요원은 마침내 장벽을 넘어 사람들을 끌어 들이기 시작했습니다. 그러기 전에 경기장 뒤에서 시작된 인류의 바다에 무분별하게 파쇄되어 파멸되었습니다.

아래의 비디오에서 Clash의 리드 싱어 인 Joe Strummer는 Shea Stadium의 대규모 관중들의 유동적 인 집단적 움직임을 자신의 유리한 시점에서 무대 위에서 보면서 설명합니다.

1979 년 The Who 콘서트 재해 사건 이후 몇 년 만에 락 콘서트에서 나를 무너 뜨리는 사람들과의 개인적인 만남이 뉴욕 타임즈 (New York Times)는이 사건에 대해 “Crushed Before Rock에서 11 명이 사망하고 8 명이 많이 다쳤습니다. 신시내티의 콘서트 “이 기사는 대규모 군중의 위험한 물처럼 급한 돌진을 묘사합니다.”사고 당시에는 8 개의 콜로세움의 많은 문이 열렸다고 전해지고 있었으며, 한 문밖에 한 문 밖에 줄 지어 놓은 팬들 사이에 깜짝 놀랐다. 남서쪽 모퉁이. 경찰은 나중에 콜리 세움 공무원이 군중을 다루기에 충분한 문을 열지 못했다고 말했다. 문이 활짝 열리고 팬들이 앞으로 달려 가면서 많은 사람들이 쓰러져서 짓밟 혔습니다. ”

니콜라스 베인 (Nicolas Bain)과 데니스 바톨로 (Denis Bartolo)의 군중 흐름의 유체 역학에 관한 최신 연구는 생명을 구할 수 있습니다. 저자들은 “군중을 연속체로 묘사하는 것은 군중 역학이 위험 해지는 두 가지 상황 인 큰 진폭의 섭동과 유동 액에서 무정형 고체로의 전환에 대한 반응을 밝히는 데 유용 할 것입니다.”라고 결론지었습니다.

Facebook 이미지 신용 : Beeboys / Shutterstock

참고 문헌

니콜라스 베인 (Nicolas Bain)과 데니스 바톨로 (Denis Bartolo). “동적 응답 및 분극화 된 군중의 유체 역학” 과학 (첫 번째 출판 : 2019 년 1 월 4 일) DOI : 10.1126 / science.aat9891

Nicholas T. Ouellette. “흐르는 군중.” 과학 (처음 출판 : 2019 년 1 월 4 일) DOI : 10.1126 / science.aav9869