Les piétons évitent constamment les collisions avec les personnes venant en sens inverse. Des mètres à l'avance, ils changent inconsciemment de passerelle pour se croiser. Des physiciens de l'Université de technologie d'Eindhoven, en collaboration avec des chercheurs américains et italiens, ont analysé 5 millions de mouvements de piétons à la gare d'Eindhoven. Ils ont découvert que les gens veulent garder une distance moyenne d'au moins 75 cm. Le professeur Federico Toschi et le postdoctorant Alessandro Corbetta publient aujourd'hui ces résultats dans la revue Examen physique E .

De toutes les données prises, environ 9, 000 paires de piétons se sont avérées faire route l'une vers l'autre, avec risque de collision. Corbetta :« Environ 40 paires d'entre elles se sont en fait heurtées. Les paires restantes ont adapté leurs passerelles jusqu'à ce qu'elles soient distantes d'au moins 140 cm et ont donc pu éviter une collision.

En utilisant ces « big data, " les chercheurs ont développé un modèle qui peut prédire statistiquement les mouvements des piétons de manière très précise. Cela permet de savoir à l'avance combien de piétons, par exemple, d'un groupe de 1000 personnes, va courir, marche, Esquive, faire demi-tour ou entrer en collision dans une zone définie comme un couloir ou un tunnel.

Deux forces sociales empêchent les collisions

Corbetta :« Pour construire notre modèle, nous avons trouvé deux « forces d'interaction sociale » qui jouent un rôle :une force à longue distance basée sur la vision et une force à courte distance pour empêcher les contacts durs. Sous l'effet de ces forces, les gens modifient leurs chemins actuels pour éviter les collisions."

Avec cette recherche, Toschi et Corbetta tentent de pousser encore plus loin les domaines d'application de la dynamique des fluides. La dynamique des fluides englobe non seulement le mouvement des particules de gaz dans une pièce, l'eau dans la mer, ou grains dans un sablier :ils incluent également la dynamique de la matière active qui coule, comme des volées d'oiseaux, des poissons dans un banc ou des piétons dans une foule. La physique et la dynamique des fluides peuvent nous aider à comprendre le flux de ces systèmes moins traditionnels et, à la fois, l'étude de la matière active en écoulement apporte de nouveaux défis qui peuvent jeter un nouvel éclairage sur les approches établies.

La recherche dans cette étude s'appuie sur leur modèle précédemment développé de quelques personnes marchant le long d'un couloir.

Toschi :« En 2014, nous avons surveillé un couloir menant à la cantine du bâtiment Metaforum sur le campus TU/e ​​pendant environ 12 mois. Les deux forces sociales que nous voyons dans les recherches actuelles à la gare d'Eindhoven ont été intégrées avec succès dans le modèle précédent. De cette façon, nous étendons lentement le modèle le plus simple pour prédire les mouvements des piétons."

Les deux études montrent que statistiquement parlant, il semble exister des caractéristiques universelles robustes du flux de foule, indépendamment du réglage spécifique. "Nous avons vu dans nos données qu'environ une personne sur 1000 s'arrêterait et inverserait sa trajectoire, de sortir du tunnel ou du couloir du même côté qu'ils y sont entrés. Même s'ils marchaient seuls et quelle que soit leur motivation. Nous l'avons mesuré à la fois à la gare et sur le campus. Réaliser des expériences réelles est donc essentiel pour approfondir notre compréhension. Vous n'auriez jamais mesuré ces caractéristiques dans une expérience de laboratoire où les participants sont invités à exécuter des actions, " explique Toschi.

Mêmes capteurs que la barre de console de jeu

Pour leurs recherches, Toschi et Corbetta ont installé 4 capteurs aériens à l'avant du passage souterrain de la gare d'Eindhoven. Pendant six mois (entre septembre 2014 et avril 2015), ils ont observé tous les piétons dans une zone de 3 mx 9 m. Les capteurs utilisent un illuminateur laser infrarouge pour construire une "image de profondeur" en noir et blanc de la scène. Dans une image en profondeur, têtes de piétons, qui sont les plus proches du capteur, entraîner une tache gris foncé, tandis que les épaules, qui sont un peu plus loin, apparaissent dans une teinte plus claire. Cela a permis aux chercheurs, grâce à des algorithmes développés en interne, pour localiser et suivre tous les piétons individuels et leur vitesse.

Corbetta :"Nos capteurs fonctionnent de la même manière que les consoles de jeux qui enregistrent le mouvement avec une barre au-dessus de votre téléviseur. Ces capteurs présentent de solides avantages :ils fonctionnent bien même dans l'obscurité, et ils ne compromettent pas la vie privée. Les données acquises ne concernent que les valeurs de profondeur représentées en nuances de gris."

Diriger les piétons inconsciemment

Pour Toschi et Corbetta, cette activité de recherche est loin d'être terminée. « J'essaie toujours d'aller plus loin dans la complexité des déplacements piétons. Je rêve de comprendre à terme la dynamique de toute une foule dense, " dit Toschi, "Nous travaillons maintenant à évaluer les résultats de notre expérience à Glow 2017, appelé « Feux mobiles ». Là, en collaboration avec l'Intelligent Lighting Institute (ILI) et Philips Lighting, nous avons regardé si nous pouvions diriger les gens au moyen de la lumière. Nous laissons les piétons choisir de quitter notre exposition par la sortie de gauche ou de droite. Utiliser de la lumière avec différents niveaux d'intensité, nous avons cherché à modifier les décisions de routage en faveur de l'une des deux sorties. Les premiers résultats indiquent maintenant qu'il semble bien possible de diriger des personnes.

Nous avons également mis en place une expérimentation au musée Naturalis de Leyde, où nous enquêtons sur le comportement des écoliers qui doivent tous franchir une seule porte d'entrée. Nous visons à publier les deux résultats bientôt."