Mouches des fruits et électrons :les chercheurs utilisent la physique pour prédire le comportement des foules
Les électrons sifflant les uns autour des autres et les humains entassés lors d'un rassemblement politique ne semblent pas avoir grand-chose en commun, mais les chercheurs de Cornell relient les points.
Ils ont développé une approche mathématique très précise pour prédire le comportement de foules de créatures vivantes, en utilisant des méthodes lauréates du prix Nobel développées à l'origine pour étudier de grandes collections d'électrons en interaction mécanique quantique. Les implications pour l'étude du comportement humain sont profondes, selon les chercheurs.
Par exemple, en utilisant des données vidéo accessibles au public des foules dans les espaces publics, leur approche pouvait prédire comment les gens se répartiraient en cas de surpeuplement extrême. En mesurant les fluctuations de densité à l'aide d'une application pour smartphone, l'approche pourrait décrire l'état comportemental actuel ou l'humeur d'une foule, fournir un système d'alerte précoce pour les foules qui adoptent un comportement dangereux.
Tomas Arias, professeur de physique, est l'auteur principal de la « Théorie de la fluctuation fonctionnelle de la densité des foules », " qui a publié le 30 août dans Communication Nature . Les co-auteurs incluent Itai Cohen, professeur de physique; et Yunus A. Kinkhabwala, un doctorant dans le domaine de l'ingénierie.
Les interactions entre les individus dans une foule peuvent être complexes et difficiles à quantifier mathématiquement; le grand nombre d'acteurs dans une foule aboutit à un problème mathématique complexe. Les chercheurs ont cherché à prédire le comportement des foules en utilisant des mesures simples de densité pour déduire des interactions sous-jacentes et à utiliser ces interactions pour prédire de nouveaux comportements.
Pour y parvenir, ils ont appliqué des concepts et des approches mathématiques de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), une branche de la physique à N corps développée pour les systèmes de mécanique quantique, au comportement des foules.
"C'est l'un des cas trop rares - en particulier lorsque des systèmes vivants sont impliqués - où la théorie a précédé les expériences, et les expériences, dans des détails mathématiques précis, a complètement confirmé la théorie, " dit Arias.