你有没有想过，为什么从A点走到B点在某些地方很容易，而在另一些地方却令人沮丧？好吧，科学家们对此也很好奇，现在他们已经得出了支撑我们如何在人行道上导航的数学方程，以及为什么从整体上看，人行道会如此迅速地陷入混乱。
麻省理工学院（MIT）的研究人员发现了行人交通流量根源的科学逻辑，它比你想象的要有趣得多。并不是人数的多少，而是他们的个人行为。
2021年，麻省理工学院应用数学讲师卡罗尔·巴西克（Karol Bacik）发表了关于人群流动和社会距离的研究，她也接受过流体动力学和颗粒流方面的培训。这让他和他的团队产生了更敏锐地研究行人行为的想法。两年后，巴西克和研究人员研究了“车道形成” —— 在粒子、谷物和最终的人身上都可以观察到。从本质上讲，他们发现，如果人群中形成了一条小巷，人们要么加入它，要么平行于它行走。
当时，他们使用人行横道模型来发展一种理论，即需要多少“角度扩散” —— 行人偏离这些看不见的车道 —— 才能让秩序陷入混乱。他们发现，只要有人把这条车道偏离13度左右，就会播下集体混乱的种子。
“现在我们要问，这个机制有多强大？”巴西克说。“它是否只适用于这种非常理想的情况，或者车道队形是否能容忍一些不完美，比如有些人在人群中可能会走得不完全笔直？”
在这项新研究中，研究小组将重点从引起混乱的程度转移到了观察这种混乱被触发的时刻。
“如果你考虑整个人群的流动，而不是个人，你可以使用流体般的描述，”巴西克解释说。“这是一种平均的艺术，即使有些人可能比其他人更自信，这些影响可能在足够大的人群中平均出来。如果你只关心全局特征，比如是否有车道，那么你可以在不详细了解人群中每个人的情况下做出预测。”
利用流体流动，研究人员改变了适用于人行横道和行人的参数，并模拟了一群人穿过体育馆地板时的行人流量，就像他们穿过道路一样。
由此，他们发现人行横道上的行人，当他们从相反的方向相对笔直地走过时，更有可能形成车道。这个顺序在很大程度上是成立的，直到人们开始转向更极端的角度。然后，该方程预测行人流可能是无序的，很少或没有车道形成。
“这一切都是常识，”巴西克说。“问题是我们能否精确地用数学方法解决这个问题，以及过渡在哪里。现在我们有一种方法来量化什么时候会有车道 —— 这种自发的、有组织的、安全的车流 —— 而不是混乱的、效率较低的、潜在更危险的车流。”
在他们的实验中，从另一边穿过的参与者戴着帽子，帽子上有独特的条形码，头上有一个摄像头捕捉运动并跟踪个人。为了更好地评估模式，这个过程被重复了很多次。就像研究小组之前的13度预测一样，在这个点附近，已经形成的看不见的车道会破裂。不出所料，偏离正道13度或更多的人越多，混乱程度也会增加。
这个过程需要多长时间？这取决于许多其他因素 —— 例如，我们都试图从A点直线穿过马路到B点，而有人决定他们需要走一条更直接的路线，比如公共汽车站，或者骑自行车的人转向了步行区。这就是为什么该团队现在想在各种现实世界的情况下测试这一点。
“我们想分析录像，并将其与我们的理论进行比较，”巴西克说。“我们可以想象，对于任何设计公共空间的人来说，如果他们想要一个安全高效的人流，我们的工作可以提供一个更简单的指导方针，或者一些经验法则。”
所以，下次当你身处一个似乎比实际情况更困难的人群中时，环顾四周，看看谁不遵守“13度规则”…
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。
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