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想要活着出去吗?跟随蚂蚁

蚂蚁表明,当他们受阻时,紧急出口可以更好地工作。

在1月A.D. 532的一个晚上,Pandemonium爆发了君士坦丁堡,一个U形的Chariot赛马场包围......由Conor Myhrvold

O.n晚上在1月A.D. 532,Pandemonium在君士坦丁本子爆发,一个由体育场围住的U形的战车赛道。两个派系,绿色和蓝调 - 今天足球流氓的前任 - 闯入战斗。当观众的其余部分破坏逃脱时,许多人被匆忙的人群被困,无法达到出口,并且被践踏和杀死。这一事件是尼卡·骚乱的开始,几乎结束了东罗马皇帝贾斯坦人的伟大统治。

十五百年后,没有太大改变。我们还有盖章,仍然无法正确地离开封闭的空间。自2009年以来,摩洛哥的致命体育场普罗基斯·普罗斯州,曼谷和埃及。在他们对逃生恐慌的研究中,瑞士物理学家和社会学家Dirk Helbbing与他的同事结束了,“[a]卡住的人群的物理相互作用加起来并导致危险的压力......这可以弯曲钢板或推下砖墙。”

有些动物在威胁时演变为聚集在一起,因为它增加了他们的生存机会。“掠夺者有能力集中和专注于个体猎物,”德国教授Ralph Tollrian说,他的职业生涯研究了捕食者混淆效果。“当他们处理一个猎物时,他们无法捕猎下一个。”鸟类和鱼类组织在捕食者的存在下传播,使其“认知超负荷”在捕食者中,兰迪奥尔森表示,在密歇根州立大学建立计算机模型和捕食者的捕食者和猛禽行为。捕食者的认知过载可能是如此强大,即它可能完全放弃追求。“困惑的掠夺者有时会变得沮丧,而不是狩猎,”Tollrian说。

人类,人类也在面对危险的情况下开发了丛生的倾向。Tollrian从国防说(一个群体更容易抗拒威胁)以对数量的安全(人们可以隐藏在人群中)。当人类迁移到农业和城市生活方式时,我们的危险变为,但我们的回复没有,亚利桑那州立大学精神病学教授兰多夫Nesse表示,他研究焦虑背后的进化原因。“我们继续害怕对我们祖先危险的事情,”Nesse说。当我们恐慌时,古代直觉就踢了。在一个有六个出口的房间里,似乎最合乎逻辑的行动方案是人群在所有六个中均匀分裂。相反,我们踩到一个。我们无视逻辑并受伤。


虽然我们可能无法忘记自己的本能,但如果我们能更好地理解逃跑恐慌的本质,我们可能会避开它们。由于研究恐慌的人类是困难的,科学家们正转向一个意想不到的灵感来源:蚂蚁。

“人类和蚂蚁是非常不同的动物,”古巴哈瓦那大学的物理学家Ennesto Altshuler说,他研究了蚂蚁如何在紧急情况下逃脱。“但是当你在恐慌时,人类以非常小的方式行事,我们可能看起来有点像蚂蚁。”在一个2005纸,Altshuler描述了一个实验,他将黑古巴蚂蚁放在圆形白色培养皿中,两个出口对称放在盘子的相对侧面上。当他将蚂蚁排斥到盘中的中心时,更多的蚂蚁一致地踩到一个退出之一,而不是另一个蚂蚁,复制人们可以展示的不对称行为。

在这里,在平原的景点中,是人和蚂蚁共同的冲压行为。事实上,该对应力进一步而不是。研究澳大利亚墨尔本墨尔本蒙纳士大学的人群动态的Nirajan Shiwakoti在2011年显示了描述蚂蚁逃生的数学是类似于那些描述人类逃生。“蚂蚁自然地形成集体交通,并以类似人类人群运动的方式遵循物理路径,”他说。

石武凯蒂认识机会:他可以制作动物模型,而不是人类疾病,而是人类恐慌。因此,他开始尝试他的蚂蚁面临的出口的位置和性质,并发现了令人惊讶的事情。创造性地阻碍了恐慌蚂蚁人群的流动加快了它的逃跑

Shiwakoti用方形培养皿实验了不同的出口场景,这些培养皿的出口位于一边的中间和角落。Shiwakoti发现,位于墙中间且前面没有障碍物的出口是效率最低的设置。他用蚂蚁通过出口的时间来衡量出口的效率。平均而言,50只蚂蚁要花18秒才能通过一个畅通无阻的中间出口。在中间出口前增加一列纵队将时间缩短至14秒。一个弯道出口,前面有一根柱子,逃生时间不到11秒。但最好的逃逸时间是在没有前场纵队的情况下,在不到9.5秒的时间内从弯道出口。

“如果你的墙中间有一个出口,你可以想象来自左侧,右侧和直线,”石武觉说。这些不同的蚂蚁或人口流,必须在出口处合并并轮流通过。但人们不耐烦,并开始推动和推动。列有助于构建流量。“该列在左侧和右侧提供了一些频道,这会降低出口处的冲突。”Shiwakoti说,拐角处出口如此高效的原因,是因为它具有构建流量的内在能力。“如果出口在拐角处,那么人们可能只来自左右,所以你有更统一的流动。”

Shiwakoti和他的团队正在尝试在墨尔本足球场通往火车站的出口处设置障碍物。初步结果看起来很有希望。Shiwakoti说:“只要在布局、火车站或体育场的建筑上做一些小小的改变,就可以在疏散率方面取得巨大的改善。”也许我们不应该对我们所学到的意想不到的教训感到惊讶。数百万年来,蚂蚁一直在学习如何应对拥堵。他们可能会给我们指明出路。


Conor Myhrvold撰写有关科学、技术和自然的文章。他的其他作品已经在《自然》,《科学美国人》,《麻省理工科技评论》,《Ars Technica》快速公司实验室。


本文最初发表于2014年5月的“对称性”问题。

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