Simulation de foule basée sur modèles de perception – PERCOLATION

Le projet PERCOLATION vise à développer une nouvelle génération de modèles de simulation de foules. Nous proposons une nouvelle approche de la simulation microscopique de foules de piétons qui explore les modèles basés perception. Comparé aux modèles antérieurs, notre idée majeure est de formuler mathématiquement les modèles de simulation sur des variables perceptuelles. Cela signifie que les agents sont dotés d’une perception synthétique et que les réactions des agents se calculent sur la base des informations perçues par les agents. Nous concevons des modèles qui sont plus proches des boucles de perception-action qui guident le mouvement et le comportement d’humains réels. En dépit de la complexité soulevée par cette nouvelle approche, nous attendons un accroissement du niveau de réalisme atteint par les simulations.
Le développement de ces nouvelles approches nous demande de traiter des questions scientifiques variées. Nous avons besoin de déchiffrer les processus perception-action qui guident interactions entre individus dans la foule. Nous avons besoin de transformer cette information en algorithmes. Nous avons besoin d’évaluer le niveau de réalisme atteint. Le projet repose sur la constitution d’un jeu de données expérimentales pour répondre aux problématiques de modélisation et d’évaluation. Un besoin implicite est le développement de méthodes d’évaluation adaptées. Nous suggérons enfin d’utiliser la Réalité Virtuelle pour générer des données expérimentales sous des conditions difficilement contrôlables en réel.
Pour parvenir à ses fins, PERCOLATION est organisé selon 3 axes majeur. L’axe 1 consiste à constituer un jeu de données cinématiques sur les interactions entre humains durant des tâches de locomotion (évitement, suivi, rencontre, etc). Nous voulons observer des interactions simples (1 vs 1) ou complexes où de nombreux sujets interagissent à la fois : nous observerons comment les humains conjuguent des interactions multiples ainsi que l’émergence de structures auto-formées dans les groupes. L’axe 2 concerne directement les activités de modélisation, de simulation et d’évaluation. Ces activités dérivent directement des résultats de l’Axe 1. Finalement, l’Axe 3 étend les activités expérimentales en développant une plateforme de Réalité Virtuelle pour immerger des sujets dans des foule virtuelles simulées.
PERCOLATION est un projet multidisciplinaire. Au-delà de la simulation de foules qui est son sujet principal, le projet recourt à des méthodologies issues des sciences du mouvement et de la réalité virtuelle. PERCOLATION regroupe des chercheurs en Informatique (INRIA-Rennes) mais aussi en Biomécanique (laboratoire M2S) pour assurer l’expertise nécessaire. Le projet regroupe également des jeunes chercheurs en thèse et propose la formation en stage de deux étudiants masters à nos problématiques.
Les attentes du projet sont nombreuses. Nous pourrions résumer les objectifs du projet comme une tentative de décrire plus en détails les interactions microscopiques entre individus dans les foules. Au lieu de modélisations simplistes généralement utilisées, nous reproduisons la boucle perception-action qui contrôle le mouvement chez l’homme. Nous en attendons un accroissement du niveau de réalisme, en particulier pour ce qui concerne les phénomènes de grande échelle observées dans les foules réelles. Nous espérons aussi accroitre les facteurs pouvant être considérés dans les simulations (comme par exemple les conditions d’éclairage des lieux simulés). Enfin, nous bénéficions de l’expertise de l’équipe PERCOLATION pour démarrer le développement d’une plateforme de Réalité Virtuelle pour créer des foules immersives. En cas de succès, une telle palteforme pourrait représenter une avancée majeure pour des activités de recherche (expérience sur les comportements dans la foule, évaluations psychophysiques), et étendre le champs d’application des simulateurs de foules.