Simulation de comportements de foule

50 %
50 %
Information about Simulation de comportements de foule
Technology

Published on November 23, 2009

Author: effrem

Source: slideshare.net

Description

Ce document est un mémoire de maîtrise qui présente les résultats du développement d'un simulateur de comportements pour des entités virtuels évoluant dans un environnement géographique 2D/3D virtuel.

PATRICK PELLETIER SIMULATION DE COMPORTEMENTS DE FOULE Thèse présentée à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval dans le cadre du programme de maîtrise en informatique pour l’obtention du grade de maître ès sciences (M.Sc.) FACULTÉ DES SCIENCES ET GÉNIE UNIVERSITÉ LAVAL QUÉBEC SEPTEMBRE, 2003 © Patrick Pelletier, 2003

Résumé Ce projet de maîtrise s’inscrit dans un projet de plus grande envergure portant sur la simulation de foule. Plus spécifiquement, ce mémoire porte sur le module comportemental du système. Notre modèle attribue des profils aux agents, définissant leurs objectifs et leurs besoins. Un agent fait des choix parmi les objectifs qu’il peut tenter d’atteindre dans une situation donnée. Il associe une priorité à ses objectifs variant selon l’intensité courante du besoin, les contraintes temporelles définies et les opportunités, afin de prendre des décisions reflétant son état et celui de son environnement. En intégrant le module comportemental à plusieurs autres parties, le projet a abouti à la création de MAGS (Multi- Agent Geo-Simulation) qui est une plateforme de simulation multi-agent temps réel se déroulant dans un environnement géographique virtuel. Un exemple portant sur des comportements de foule comprenant des attroupements de spectateurs autour d’amuseurs publics a servi à montrer la fonctionnalité du modèle.

ii Abstract This master’s degree project is a part of bigger project about crowd simulation in a virtual urban environment. More specifically, this thesis deals with the behavioural module of the system. In the behavioural model, each agent has objectives and needs related to its profile. An agent has to choose among the potentially attainable objectives in a given situation. The agent prioritizes its objectives according to the intensity of its own needs, to the temporal constraints and to the opportunities, making choices following its state and the environment’s state. By integrating the behavioural module and the other parts of the project, we built a platform for real-time multi-agent simulation in a geographical virtual environment called MAGS, which stands for Multi-Agent Geo-Simulation. The first tests were made on an example of public entertainers giving shows to spectators, showing the functionality of the model.

Remerciements En premier lieu, je tiens à remercier le centre de Recherche et Développement de la Défense du Canada – Valcartier pour m’avoir donné l’opportunité de travailler sur un projet aussi intéressant. Sans cette opportunité, je n’aurais sûrement pas trouvé de projet qui concordait autant que celui-ci avec mes intérêts personnels. J’exprime ma gratitude à mon directeur de recherche, Dr Bernard Moulin, pour son appui constant. M. Moulin est un directeur avec de grandes qualités de leader. Il est très ambitieux et il a su nous transmettre sa vision du projet. Sa remarquable vivacité d’esprit nous apporta de très bonnes solutions aux problèmes rencontrés. Car, malgré une quantité considérable de projets à gérer, il est toujours aux courants de la situation de chacun d’eux. Son expérience lui confère aussi la capacité de déceler rapidement la source des problèmes. Sans compter son inépuisable patience qui est constamment mise à l’épreuve par tous les étudiants qu’il dirige. Je tire lui tire mon chapeau, pour son extraordinaire talent de leader! Je remercie aussi toute l’équipe de travail. Sans nos efforts combinés, nous n’aurions jamais abouti à ces résultats. Je les remercie aussi pour le support moral qu’il mon procurés et pour leur compagnie au laboratoire et durant nos sorties. Mon dernier remerciement va tout spécialement à Claude Bolduc, qui m’a appuyé le long d’un stage. Son aide précieuse, son attitude positive et sa joie de vivre m’ont permis d’améliorer et de développer tout le potentiel de notre modèle.

« It would be very singular that all nature and all the stars should obey eternal laws, and that there should be one animal five feet tall which, despite these laws, could always act as suited his caprice. It would act by chance and we know that chance is nothing. We have invented this word to express the known effect of any unknown cause. » - Voltaire

Table des matières Chapitre I - Introduction .........................................................................................................1 I.1 – Introduction générale......................................................................................................2 I.2 – Contexte du projet ..........................................................................................................3 I.3 – Problématique & objectifs..............................................................................................4 I.4 – Méthodologie de recherche ............................................................................................5 I.5 – Structure du mémoire .....................................................................................................6 Chapitre II - Étude du domaine...............................................................................................7 II.1 – Introduction ...................................................................................................................8 II.2 – Psychologie de la foule .................................................................................................9 II.2.1 – Foule, attroupement et historique...........................................................................9 II.2.1.1 – Expériences quotidiennes................................................................................9 II.2.1.2 – Densité sociale et spatiale et distance interindividuelle ................................10 II.2.1.3 – Modèle de surcharge de stimuli ....................................................................12 II.2.1.4 – Densité en tant que contrainte comportementale ..........................................13 II.2.1.5 – Conception « Top-Down » versus « Bottom-Up » .......................................13 II.2.2 – Comportement humain dans les organisations.....................................................13 II.2.2.1 – Comportement organisationnel .....................................................................15 II.2.2.2 – Socialisation organisationnelle......................................................................16 II.2.2.3 – Buts individuels et organisationnels..............................................................21 II.2.2.4 – Motivation et performance ............................................................................26 II.2.2.5 – Influence et leadership ..................................................................................29 II.2.2.6 – Dynamiques de groupe..................................................................................34 II.2.3 – Psychologie sociale ..............................................................................................36 II.2.3.1 – Conception de soi..........................................................................................36 II.2.3.2 – Percevoir les autres .......................................................................................37 II.2.3.3 – Processus de groupes.....................................................................................38 II.2.4 – Comportements de foule ......................................................................................42 II.2.4.1 – Dimensions des foules...................................................................................43 II.2.4.2 – Types de foule ...............................................................................................45 II.2.5 – Conclusion sur la psychologie de la foule............................................................48 II.3 – Simulation de comportements de foule.......................................................................49 II.3.1 – Comportements de bas niveau .............................................................................49 II.3.1.1 – Modèle de dynamique de matériaux granulaires ..........................................50 II.3.1.2 – Modèle de dynamique des fluides.................................................................51 II.3.1.3 – Système d’attroupement................................................................................51 II.3.2 – Comportements de haut niveau............................................................................52 II.3.2.1 – Architecture du modèle .................................................................................53 II.3.2.2 – Relations entre les individus .........................................................................57 II.3.2.3 – Exigences pour des agents sociaux crédibles................................................58 II.3.2.4 – Conclusion sur le modèle de Thalmann ........................................................64 II.4 – Conclusion...................................................................................................................65 Chapitre III - Les concepts du module comportemental de MAGS .....................................66

vi III.1 – Introduction................................................................................................................67 III.2 – Types d’agents de MAGS..........................................................................................70 III.2.1 – Agents mobiles & objets.....................................................................................70 III.2.2 – Agents groupes & clusters ..................................................................................71 III.2.3 – Agent scénario ....................................................................................................72 III.2.4 – Résumé des types d’agents .................................................................................73 III.3 – Profil des agents.........................................................................................................74 III.4 – Comportement à base d’objectifs ..............................................................................76 III.4.1 – Structure générale ...............................................................................................77 III.4.2 – Cycle de vie ........................................................................................................79 III.4.3 – Règle ...................................................................................................................82 III.4.4 – Précondition ........................................................................................................83 III.4.5 – Élément de formule.............................................................................................84 III.4.6 – Récurrence ..........................................................................................................89 III.5 – Motivation du comportement d'un agent ...................................................................90 III.5.1 – Besoins et Priorité des objectifs..........................................................................90 III.5.2 – Influence de l’intensité d’un besoin sur la priorité .............................................91 III.5.3 – Influence des opportunités sur la priorité ...........................................................92 III.5.4 – Influence du temps sur la priorité .......................................................................93 III.6 – Conclusion .................................................................................................................94 Chapitre IV - Le fonctionnement du module comportemental de MAGS ...........................96 IV.1 – Modules de MAGS....................................................................................................97 IV.2 – Interface entre les modules ......................................................................................101 IV.2.1 – Conventions des diagrammes de classes ..........................................................102 IV.3 – Module d’agents ......................................................................................................103 IV.4 – Module des états ......................................................................................................106 IV.5 – Mécanisme de fixage des référents..........................................................................110 IV.6 – Module Comportemental.........................................................................................114 IV.6.1 – Classe TProfile .................................................................................................115 IV.6.2 – Classe TRule.....................................................................................................117 IV.6.3 – Classe TAction .................................................................................................119 IV.6.4 – Classe TInternalReferent ..................................................................................120 IV.6.5 – Classe TPreCondition .......................................................................................122 IV.6.6 – Classe TFormulaElement .................................................................................123 IV.7 – Module des objectifs................................................................................................126 IV.7.1 – Classe TObjective.............................................................................................128 IV.7.2 – Classe TObjectiveReferents .............................................................................130 IV.7.3 – Classe TInternalObjectiveReferent...................................................................131 IV.7.4 – Classe TPrioritiesTimes....................................................................................132 IV.7.5 – Classe TConstrainedPrioritiesTimes ................................................................133 IV.7.5.1 – Contraintes temporelles et priorités associées ...........................................134 IV.7.5.2 – Interprétation des contraintes temporelles.................................................135 IV.7.5.3 – Calcul du modificateur de priorité relatif au temps ...................................136 IV.7.5.4 – Calcul lorsque des contraintes temporelles sont indéfinies .......................138 IV.7.5.5 – Algorithme de mise à jour du modificateur de priorité .............................139 IV.8 – Algorithme de vérification du comportement .........................................................141

vii IV.8.1 – Vérification du comportement au niveau de l’agent ........................................142 IV.8.2 – Vérification du comportement au niveau du profil ..........................................143 IV.8.3 – Vérification du comportement au niveau d’un objectif....................................144 IV.8.4 – Vérification du comportement au niveau d’une règle ......................................148 IV.8.5 – Vérification du comportement au niveau d’une précondition ..........................153 IV.8.6 – Calcul d’un élément de formule .......................................................................154 IV.9 – Sélection et d’exécution du comportement .............................................................157 IV.9.1 – Sélection et exécution au niveau de l’agent......................................................157 IV.9.2 – Exécution au niveau du profil...........................................................................158 IV.9.3 – Exécution au niveau d’un objectif ....................................................................159 IV.9.4 – Exécution d’une règle.......................................................................................161 IV.10 – Conclusion .............................................................................................................162 Chapitre V - Application à un phénomène de foule ...........................................................164 V.1 – Mise en situation .......................................................................................................165 V.2 – Données nécessaires..................................................................................................166 V.3 – Description des objectifs...........................................................................................167 V.4 – Description technique des objectifs ..........................................................................171 V.4.1 – États dynamiques ...............................................................................................171 V.4.2 – Modèle de présentation ......................................................................................171 V.4.3 – Objectif 2.1 : Avoir fixé la destination de la présentation .................................177 V.4.3.1 – Activation de l’objectif 2.1 .........................................................................177 V.4.3.2 – Action de l’objectif 2.1 ...............................................................................178 V.4.3.3 – Complétude de l’objectif 2.1.......................................................................178 V.4.3.4 – Composition de l'objectif 2.1 ......................................................................181 V.5 – Conclusion sur le déroulement de la simulation .......................................................183 V.5.1 – Problèmes rencontrés et solutions possibles ......................................................184 V.6 – Conclusion sur l’exemple d’application ...................................................................187 Chapitre VI - Conclusion....................................................................................................188 VI.1 – Résumé ....................................................................................................................189 VI.1.2 – MAGS comparé aux théories étudiées .............................................................190 VI.1.2.1 – Expérience quotidienne de foule ...............................................................191 VI.1.2.2 – Comportement humain dans les organisations ..........................................192 VI.1.2.3 – Psychologie sociale....................................................................................194 VI.1.2.4 – Types de foule ...........................................................................................195 VI.1.2.5 – Conclusion .................................................................................................196 VI.1.3 – MAGS comparé aux autres simulateurs de foules............................................197 VI.1.4 – Comparaison avec les architectures BDI..........................................................199 VI.2 - Améliorations possibles du système ........................................................................200 VI.2.1 – Extensions des éléments de formule.................................................................200 VI.2.1.1 – Extension des opérateurs ...........................................................................200 VI.2.1.2 – Extension des types de données.................................................................201 VI.2.1.3 – Ajout d’éléments de formule .....................................................................201 VI.2.2 – Ajout d’action ...................................................................................................202 VI.2.3 – Extensions des référents ...................................................................................202 VI.2.3.1 – Ajout de sources de référents.....................................................................203

viii VI.2.3.2 – Structure efficace en rapport à la quantité de mémoire utilisée ................203 VI.2.3.3 - Types de référents possibles.......................................................................204 VI.2.4 – Possibilité pour la gestion de la suspension......................................................204 VI.2.4.1 – Suspension avec reprise.............................................................................205 VI.2.4.4 – Conclusion sur la suspension.....................................................................208 VI.2.5 – Amélioration des profils ...................................................................................208 VI.3 – Cohérence des comportements ................................................................................210 VI.4 – Efficacité du système...............................................................................................211 VI.5 – Conclusion finale.....................................................................................................212 Annexe I - Description technique d’objectifs .....................................................................218 I.1 – Objectif 1 : S’être déplacé vers une destination .........................................................219 I.1.1 – Activation de l’objectif 1.....................................................................................219 I.1.2 – Complétude de l’objectif 1 ..................................................................................219 I.1.3 – Composition de l’objectif 1 .................................................................................220 I.2 – Objectif 1.1 : Avoir choisi une destination.................................................................220 I.2.1 – Activation de l’objectif 1.1..................................................................................221 I.2.2 – Action de l’objectif 1.1........................................................................................222 I.2.3 – Complétude de l’objectif 1.1 ...............................................................................223 I.2.4 – Composition de l’objectif 1.1 ..............................................................................225 I.3 – Objectif 1.2 : Avoir géré l'envie de se déplacer..........................................................227 I.3.1 – Activation de l’objectif 1.2..................................................................................227 I.3.2 – Action de l’objectif 1.2........................................................................................228 I.3.3 – Complétude de l’objectif 1.2 ...............................................................................228 I.3.4 – Composition de l'objectif 1.2...............................................................................229 I.4 – Objectif 2 : Avoir donné un spectacle de rue .............................................................229 I.4.1 – Activation de l’objectif 2.....................................................................................230 I.4.2 – Complétude de l’objectif 2 ..................................................................................231 I.4.3 – Composition de l’objectif 2 .................................................................................232 I.5 – Objectif 2.1 : Avoir fixé la destination de la présentation..........................................233 I.6 – Objectif 2.2 : Avoir attiré des spectateurs ..................................................................233 I.6.1 – Activation de l’objectif 2.2..................................................................................234 I.6.2 – Action de l’objectif 2.2........................................................................................237 I.6.3 – Complétude de l’objectif 2.2 ...............................................................................238 I.6.4 – Composition de l'objectif 2.2...............................................................................241 I.7 – Objectif 2.3 : Avoir terminé le spectacle....................................................................243 I.7.1 – Activation de l’objectif 2.3..................................................................................244 I.7.2 – Action de l’objectif 2.3........................................................................................244 I.7.3 – Complétude de l’objectif 2.3 ...............................................................................245 I.7.4 – Composition de l'objectif 2.3...............................................................................246 I.8 – Objectif 2.4 : Avoir ramassé de l'argent .....................................................................247 I.8.1 – Activation de l’objectif 2.4..................................................................................247 I.8.2 – Actions de l’objectif 2.4 ......................................................................................248 I.8.3 – Complétude de l’objectif 2.4 ...............................................................................249 I.8.4 – Composition de l'objectif 2.4...............................................................................250

Liste des tableaux Tableau II.2 : Comportements des groupes ..........................................................................54 Tableau III.1 : Causes des transitions dans le cycle de vie d’un objectif .............................80 Tableau III.2 : Exemple de l’influence de l’intensité d’un besoin sur la priorité .................92 Tableau III.3 : Exemple de l’influence de la perception d’une opportunité sur la priorité ..92 Tableau IV.1 : Modificateur de priorité d’un état dynamique selon la valeur courante.....175

Liste des figures Figure II.1 : Sous-systèmes organisationnels clés ................................................................14 Figure II.2 : Cadre de travail d’étude du comportement humain dans les organisations .....17 Figure II.3 : Le Processus de socialisation ...........................................................................19 Figure II.4 : Résumé du processus de socialisation organisationnel ....................................23 Figure II.5 Motivation, comportement et buts......................................................................24 Figure II.6 : Le contexte du comportement individuel .........................................................27 Figure II.7 : Pyramide de Maslow ........................................................................................28 Figure II.8 : Processus de motivation : facteurs affectant l’effort individuel, ......................30 la performance et la satisfaction ...........................................................................................30 Figure II.9 : Différents moyens pour influencer le comportement .......................................32 Figure II.10 : L’échange social entre le leader et les suiveurs d’une organisation...............33 Figure II.11 : Étendu du comportement de leadership.........................................................35 Figure II.12 : Déclenchement d’un comportement déviant ..................................................40 Figure II.13 : « Groupthink » : antécédents, symptômes et conséquences...........................42 Figure II.14 : Simulation de l’évacuation d’une foule dans un avion...................................50 Figure II.15 : Architecture du modèle CROWD...................................................................54 Figure II.16 : Architecture globale du modèle comportemental...........................................60 Figure II.17 : Algorithme de calcul d’une émotion ..............................................................61 Figure II.18 : Structure d’un comportement .........................................................................62 Figure II.19 : Structure d’une cellule comportementale .......................................................63 Figure II.20 : Comportement élémentaire encapsulant un comportement spécialisé ...........63 Figure III.1 : Exemple d’un arbre d’objectifs .......................................................................77 Figure III.2 : Cycle de vie d’un objectif ...............................................................................79 Figure III.3 : Exemple d’élément de formule de type nombre réel ......................................85 Figure III.4 : Exemple d’élément de formule de type variable.............................................86 Figure III.5 : Exemple d’élément de formule de type nœud.................................................87 Figure III.6 : Exemple d’arbre d’éléments de formule .........................................................88 Figure IV.1 : Modules de MAGS .........................................................................................97 Figure IV.2 : Vision globale des algorithmes du module comportemental ..........................98 Figure IV.3 : Diagramme de classes montrant l’interface entre les modules .....................101 Figure IV.4 : Diagramme de classes du module d'agents ...................................................104 Figure IV.5 : Diagramme de classes du module des états ..................................................106 Figure IV.6 : Mécanisme de fixage des référents ...............................................................111 Figure IV.7 : Diagramme de classes du module comportemental......................................114 Figure IV.8 : Classe TProfile et structures contenues dans la classe..................................116 Figure IV.9 : Classe TRule .................................................................................................118 Figure IV.10 : Classe TAction............................................................................................119 Figure IV.11 : Classe TInternalReferent.............................................................................121 Figure IV.12 : Classe TPreCondition .................................................................................122 Figure IV.13 : Classe TFormulaElement et union utilisée .................................................124 Figure IV.14 : Diagramme de classes du module des objectifs..........................................127 Figure IV.15 : Exemple décrivant les index de données spécifique à un agent .................128 Figure IV.16 : Classe TCompositeObjective et TElementaryObjective.............................130

xi Figure IV.17 : Évolution de la priorité en fonction du temps.............................................134 Figure IV.18 : Ordre de mise à jour des objectifs...............................................................142 Figure V.1 : Résumé du rôle qui permet aux agents de se déplacer ...................................167 Figure V.2 : Résumé du rôle qui permet à un amuseur public de donner un spectacle......168 Figure V.3 : Résumé du rôle du spectateur.........................................................................170 Figure V.4 : Objectif 2.1.....................................................................................................177 Figure I.1 : Objectif 1 .........................................................................................................219 Figure I.2 : Objectif 1.1 ......................................................................................................221 Figure I.3 : Objectif 1.2 ......................................................................................................227 Figure I.4 : Objectif 2 .........................................................................................................230 Figure I.5 : Objectif 2.2 ......................................................................................................234 Figure I.6 : Objectif 2.3 ......................................................................................................243 Figure I.7 : Objectif 2.4 ......................................................................................................247

Chapitre I Introduction

2 I.1 – Introduction générale La recherche sur la simulation informatique est en effervescence depuis plusieurs années. Le fait est que les domaines d’application possibles sont très diversifiés contribue grandement à l’essor de ce domaine à caractère polyvalent. À commencer par des applications scientifiques telles que la physique, le biologie ou la chimie. À continuer par les applications de divertissement, qui sont aussi très diversifiées. Nous pensons à la simulation de la création et de la gestion d’une ville dans SimCityTM ou du grand succès commercial The SimsTM, qui simule la vie d’humains dans différents contextes. Plus récemment, l’industrie du cinéma est aussi entrée dans la partie, voyant l’opportunité de créer des foules de milliers de personnes sans pour autant avoir à engager des acteurs réels. Grâce à ces avances technologiques, nous pouvons assister à des scènes d’un réalisme impressionnant dans plusieurs films. Par exemple, dans le film « A bug’s life » des milliers de fourmis expriment différentes émotions et accomplissent diverses actions qui sont l’aboutissement d’un simulateur. Bien sûr, il ne faut pas oublier l’excellent travail des artistes. Le film « Two Towers » comprenait aussi des scènes inoubliables, d’un grand réalisme. Derrière cette réussite incontestable, un simulateur de foule permettait à des milliers d’acteurs virtuels, combinés aux acteurs réels, de constituer une scène de prise d’une forteresse qui aurait été quasi impossible à créer autrement.

3 I.2 – Contexte du projet La simulation de comportements de foule n’intéresse pas seulement l’industrie du jeu et du cinéma. Le domaine militaire porte aussi un intérêt particulier à ce type de simulations pour des motifs stratégiques. Par exemple, un système de simulation de comportement de foule multi-agent aurait été très utile en vue de la préparation du Sommet des Amériques, à Québec en 2001. Un tel système aurait aidé à la prise de décisions stratégiques, en permettant de visualiser l’environnement et de déterminer les emplacements idéals pour les clôtures, par rapport à la réaction de la foule simulée. Le centre de Recherche et développement pour la défense Canada - Valcartier, RDDC Valcartier, a donc donné au Laboratoire d'Informatique Cognitive dirigé par Bernard Moulin, le mandat d’explorer le domaine et de développer un système multi-agent simulant les comportements de foule. La création d’un tel outil représente un défi de taille qui nécessite toute une équipe de travail pour arriver à terme. Non seulement il y a tout l’environnement en 3D à créer à partir de données d'un Système d'Information Géographiques, mais il faut aussi représenter ces donnés dans les modèles du système de façon à les rendre utilisables par les agents. De plus, les agents doivent posséder plusieurs caractéristiques, telles que la perception, la mémoire, la capacité de naviguer dans l’environnement. Finalement, le projet a abouti à la création de MAGS, pour Multi-Agent Geo- Simulation. C’est une plateforme de simulation multi-agent temps réel se déroulant dans un environnement géographique virtuel, qui est en constante évolution. Étant donné que les domaines d’application sont très variés, MAGS s’inscrit dans un projet de plus grande envergure que la simulation de comportements de foule. Le présent mémoire s’intéresse plus spécifiquement au modèle de comportements des agents que nous avons développé.

4 I.3 – Problématique & objectifs Nous avions donc le mandat d’explorer la théorie du domaine et de développer un modèle de comportements reflétant au mieux le comportement humain. En plus des humains, les objets de l’environnement et les groupes d’agents devaient aussi être des agents intelligents. Un modèle de comportement suffisamment générique et abstrait était donc nécessaire pour permettre de simuler le comportement des différents types d’agents. Chaque agent nécessitait suffisamment de caractéristiques le définissant en tant qu’individu, objet ou groupe d’agents de la simulation. Chaque agent devait pouvoir raisonner sur ses propres caractéristiques, ainsi que sur celles des autres agents de la simulation. Dépendamment du profil de l’agent, celui-ci devait être en mesure adopter différents comportements, selon les raisonnements effectués ainsi que ses besoins. De plus, la simulation devait répondre aux exigences posées par le temps réel, cela malgré la présence de milliers d’agents dans l’environnement. Nous avions donc des contraintes d’efficacité affectant les décisions de conception du système. Face à cette problématique, nous avons les trois objectifs généraux suivants : - Développer un modèle de comportement permettant de représenter des comportements individuel, de groupe et de foule. - Implanter le modèle dans un engin de simulation. - Illustrer la validité du modèle par un exemple d'application portant sur un phénomène de foule.

5 I.4 – Méthodologie de recherche Les recherches ont commencé par l’étude des théories portant sur les comportements d’individus, de groupes et de foules, ainsi que sur les techniques de simulation. Plusieurs articles et livres portant sur les théories de la psychologie sociale, les comportements de groupe et la foule ont été étudiés de façon à construire un modèle qui s'approche au mieux des théories sociales ou psychologiques. Nous avons aussi exploré le domaine de la simulation de comportements de foule et des différentes techniques utilisables dans ce contexte. La simulation de comportements de foule est un domaine très vaste et complexe. Les bases théoriques sont souvent empiriques et pas toutes en accord et ce autant dans le domaine de la psychologie des foules que dans la simulation. Suite à cela, nous avons utilisé le meilleur de notre jugement pour construire un premier modèle de comportement. Ensuite, nous avons développé un premier prototype qui implantait le modèle proposé. Le premier modèle de comportement implanté suivait les modèles classiques de comportements à base de règles. Bien qu’il fut satisfaisant, il n’était pas suffisant pour répondre à tous nos besoins. En effet, ce type de système est très réactif et limité par la simplicité des règles. Le modèle ne s’approchait pas suffisamment des théories du domaine. C’est lors du développement d’un modèle de spécification de scénarios que nous avons opté pour un système à base d’objectifs permettant de définir des contraintes sur le temps et l’environnement afin de contrôler le déroulement des comportements. Notre modèle comportemental se rapproche des systèmes BDI. Nous avons donc implanté ce nouveau modèle dans un second prototype, que nous avons amélioré grandement depuis ses débuts.

6 I.5 – Structure du mémoire Ce mémoire commence par la présentation de deux domaines pertinents pour nos travaux : la théorie sur les comportements de foule et diverses simulations qui portent sur les comportements de foule. Le chapitre II vise à présenter ces deux domaines. Ainsi, nous abordons plusieurs théories proposées en psychologie sociale, sur le comportement de l’individu dans une organisation et sur la foule en tant que telle. Le chapitre III explique le modèle de comportement que nous avons développé, en définissant tous les concepts nécessaires à sa compréhension. Le chapitre IV entre plus en détail, en exposant le fonctionnement du modèle. Dans ce chapitre, nous explorons les différentes classes qui ont servi à implanter le modèle dans le système. Nous verrons aussi les algorithmes et mécanismes implantés qui mettent en jeu les différents concepts, formant un tout qui permet à un agent de raisonner sur lui-même et sur son environnement de façon à décider de son comportement. Le chapitre V décrit un exemple d’application qui simule un phénomène de foule. Le scénario défini et simulé comprend un ensemble d’agents qui se déplacent dans une partie de la ville de Québec et des amuseurs publics qui présentent des spectacles devant des attroupements. Finalement, le chapitre VI conclut en comparant le modèle aux domaines d'étude et en expliquant les limites et les améliorations possibles du système.

CHAPITRE II Étude du domaine

8 II.1 – Introduction Le champ d’étude de ce mémoire rassemble deux domaines fondamentaux. La première partie couvre tout ce qui a trait à la psychologie et la sociologie par rapport au comportement de foule. Au cours des années de recherches, les scientifiques qui étudiaient les comportements de foule se sont rendu compte qu’il est impossible de dissocier le comportement individuel du comportement de l’individu dans la foule. C’est pourquoi l’étude effectuée couvre autant des parties de comportements individuels que des parties de comportements collectifs. Le second domaine est, bien sûr, celui de la simulation de comportement de foule. Nous verrons que plusieurs tentent de simuler le comportement de foule en utilisant différentes approches.

9 II.2 – Psychologie de la foule La section II.2 traite de la première grande partie de la simulation de foule. Nous discutons de plusieurs théories plus ou moins en détail. L’annexe I comprend plus d’explications, pour les lecteurs intéressés par le domaine. Nous verrons d'abord, une conception générale de foule et d'attroupement ainsi qu'une revue historique sur les modèles de foule développés dans le passé. Ensuite, il sera question du comportement des humains dans les organisations. Puis, nous verrons quelques théories intéressantes de psychologie sociale. Ces deux sections résument plusieurs théories au niveau des groupes et de l’individu. Finalement, nous verrons comment les foules peuvent être caractérisées suivant les individus qui la forme. II.2.1 – Foule, attroupement et historique Tout d’abord, il faut préciser qu’en anglais, le terme « crowd » peut être utilisé en tant que nom ou verbe. Malheureusement, il n’y a pas de traduction française pour la forme verbale du mot. La meilleure traduction est « attroupement » et ne reflète pas exactement la définition anglaise du mot. « Crowd » et « crowding » sont deux champs de recherche différents et indépendants. La foule peut être définie comme étant un rassemblement d’un grand nombre de personnes dans un même endroit. Mais, la forme verbale du mot anglais « crowd » a une signification plus nébuleuse. « Crowding » est définie comme étant trop de monde dans pas assez de place. La présente section résume quelques parties du livre [Graumann & Moscovici 86]. II.2.1.1 – Expériences quotidiennes Les scénarios de masses font partie de la vie quotidienne de plusieurs personnes. Nous pensons, par exemple, au métro, où des centaines et des milliers de personnes en files

10 se poussent et se font pousser pour avancer, ils s’entassent dans des compartiments et ils sont déplacés par la masse plutôt que de leur propre gré. Il y a peu d’études empiriques rigoureusement définies ou même de descriptions fiables des phénomènes de masse. Plusieurs théories tentent d’expliquer les changements au sein des comportements des individus d’une foule, mais elles semble insuffisante à la construction d’un modèle générique de comportement. Le comportement de foule est un phénomène qui est étudié depuis longtemps, LeBon fut un des pionniers du domaine, après l’époque de la Révolution Française [LEBON 1895]. La foule était alors perçue comme une menace, qui inspirait la crainte et qui commettait les actes les plus atroces. Ensuite, plusieurs autres chercheurs, tels que Freud, Sighele et Tarde, suivirent la tendance de LeBon en décrivant la foule négativement [STANFORD HUMANITIES LABORATORY]. Par contre, d’autres chercheurs, comme [ALLPORT 24], [Graumann & Moscovici 86], et [LANG & LANG 61], ont contribué différemment à l’étude du comportement de foule en adoptant une vision de la foule au quotidien. C’est la foule qui se promène sur les trottoirs, dans les rues, celle que nous retrouvons dans un autobus, au centre d’achat ou dans différents lieux publics. Bref, c’est l’étude du comportement de tous les jours des gens en société. Il n’est pas question de dire que LeBon avait tord. Il ne faut tout simplement pas confondre les deux visions. L’étude de LeBon reposait sur un contexte de violence quotidienne, c’est pourquoi il décrivait la foule ainsi. Maintenant, la foule est perçue plus positivement, mais il arrive encore de nos jours qu'elle soit une menace et qu'elle commette des actes répréhensibles tels que du pillage, des émeutes et même parfois des actes encore plus graves. II.2.1.2 – Densité sociale et spatiale et distance interindividuelle

11 Des recherches sur des animaux ont amené les chercheurs sur une piste intéressante en ce qui concerne les facteurs qui peuvent influencer le comportement des individus d’une foule. Les chercheurs ont découvert les différentes variables faisant le lien entre la densité et l’augmentation du stress. Ces variables sont la grosseur du groupe, le nombre d’individus et l’espace disponible. L’impact de ces variables changeait avec l’espèce, le sexe ou l’organisation sociale du groupe. Nous en venons ainsi aux concepts de densité sociale, de densité spatiale et de distance interindividuelle. La densité sociale met l’emphase sur les effets du nombre de personnes dans une situation donnée. Les facteurs critiques reliés sont l’augmentation des contacts sociaux, l’interstimulation des individus et l’excès de stimulations sociales. La densité spatiale considère les restrictions spatiales des mouvements ou du nombre d’activités possibles qui résultent d’un endroit trop petit ou mal construit et de la présence des un près des autres. L’espace disponible est vu en termes de ressources et lorsqu’il manque de ressource cela restreint la liberté de choix. Le concept de distance interindividuelle traite des violations des normes sur l’espace personnel ou des normes spécifiques d’interaction de groupe. Stokols (1972) apporta un avancement conceptuel important lorsqu’il détermina que le terme densité devait être réservé pour les conditions physiques objectivement mesurables et le terme « crowding » pour référer aux expériences subjectives. À cause de son utilisation commune, le terme « crowding » était souvent utilisé pour caractériser la densité en plus du « crowding ». Avec la description restreinte de « crowding », il est possible de conceptualiser le terme de différentes façons. « Crowding » est l’équivalent cognitif de la condition objective de la densité. « Crowding » est un état de stress psychologique variant avec la densité et d’autres variables. Cette définition comporte surtout les états négatifs. Finalement, « crowding » est réservé pour un état de perception d’un manque d’espace ou du résultat d’un excès de stimulation ou de l’expérience de l’interférence d’un comportement non voulu ou du besoin de plus d’intimité ou du résultat de l’invasion de l’espace personnel ou de la perte de contrôle, etc.

12 Selon cette distinction, la densité est vue comme étant un antécédent nécessaire au lieu d’une condition suffisante pour que les individus expérimentent le « crowding ». Le modèle de Stokols voit le « crowding » comme étant un état motivationnel qui survient seulement lorsque la demande d’espace d’un individu excède la quantité d’espace disponible. Les restrictions d’espace sont dépendantes des conditions de densité spatiale et sociale ainsi que d’autres facteurs individuels, sociaux et de situation. L’individu en présence de « crowding » ressent le besoin de résoudre la situation en modifiant les conditions spatiales ou sociales ou en quittant la situation ou en activant divers mécanismes cognitifs tels que la diminution des standards comportementaux. II.2.1.3 – Modèle de surcharge de stimuli Le modèle de surcharge de stimuli définit la densité comme étant une surcharge de stimuli ou d’information. Il est tiré des théories de Simmel (1905/1950) et Wirth (1938). Il postule que la grosseur, la densité et la diversité des populations urbaines sont les facteurs pris en compte comme étant la cause de niveaux excessifs de stimulation physique et sociale. Simmel observa que les individus s’adaptaient à des situations de surcharge des milieux urbains par le retrait social (social withdrawal). Les sources de surcharge peuvent venir de la présence de trop de personnes, de trop de rencontres sociales, de pas assez de distance interindividuelle, de pas assez d’espace par personne ou d’un flux d’information trop rapide et complexe, dépassant les capacités individuelles. Le monde apprend donc à minimiser le temps alloué à certains stimuli et à ne pas s’occuper de certains, en développant différentes techniques de filtrage. La surcharge de stimuli peut avoir des conséquences cognitives et comportementales chez l’individu. L’environnement peut sembler incertain, imprévisible et incontrôlable, ce qui peut entraîner des décisions « irrationnelles », qui ne sont pas basées sur des raisonnements complets et ne considérant pas toutes les alternatives. Cela peut aussi entraîner une réduction du nombre de décisions, amenant ainsi à des comportements plus habituels, routiniers ou stéréotypés.

13 II.2.1.4 – Densité en tant que contrainte comportementale La théorie de densité en tant que contrainte comportementale propose d’analyser la densité spatiale et sociale en termes de limitations spatiales et de contraintes comportementales. Ne pouvant pas agir comme ils le veulent, les gens doivent changer leurs habitudes ou changer leurs standards de liberté de choix. La présence d’autres stress rend la situation encore plus désagréable. Les autres peuvent interférer avec la performance et avec l’accès à des ressources d’un individu. De telles situations peuvent causer de la frustration dans quel cas un individu aura tendance à rétablir sa liberté de décision et de comportement. Lorsque l’individu peut ou croit pouvoir quitter la situation, les contraintes peuvent ne pas être stressantes et peuvent même être appréciées. Mais, si l’individu subit une situation et qu’il ne peut pas la quitter ou la modifier, il peut ressentir beaucoup de stress. II.2.1.5 – Conception « Top-Down » versus « Bottom-Up » Le défaut d’une procédure uniquement « bottom-up » est qu’elle ne tient pas compte ou sous-estime les principes sociaux qui sont les fondements de l’action collective. Par contre, l’approche « top-down » est basée sur ces fondements. Pour comprendre l’ordre social dans lequel les masses sont mobilisées et pour identifier les valeurs, les normes et les règles sociales qui dictent les agissements des masses, il faut expliquer le comportement des foules autant que le comportement des individus impliqués dans l’action collective. La principale faiblesse de l’approche « top-down » est de négliger la description de la base des phénomènes. Donc, une combinaison des techniques « top-down » et « bottom-up » semble être la meilleure solution. II.2.2 – Comportement humain dans les organisations

14 Après une revue historique et une étude des différentes théories développées dans le passé, nous abordons maintenant une branche avancée et complexe de la psychologie, qui porte sur le comportement humain dans les organisations. Nous pouvons observer la foule en termes des individus et des groupes qui la composent. Bien que les théories étudiées portent surtout sur des organisations en terme d’une compagnie, il est possible de ramener plusieurs des théories à des groupes que nous pourrions qualifier de plus généraux, tels les groupes qui composent une foule. Il est donc pertinent d’étudier le comportement des humains à l’intérieur d’organisations. Cette section est, en majeure partie, un résumé de [French Wendell & al 85]. Figure II.1 : Sous-systèmes organisationnels clés Les organisations sont définies comme étant des systèmes sociaux composés de gens qui travaillent ensemble pour atteindre des buts. Une organisation est caractérisée par ses tâches, ses technologies, sa structure, ses politiques personnelles, ses buts, ses groupes

15 sociaux et son style de gestion. Elle peut donc être composée d’un ou de plusieurs groupes. La Figure II.1 définit une organisation comme un sous-système d'un environnement plus large qui est orienté par des buts et qui contient un sous-système technique, un sous- système structurel, un sous-système psychologique et un sous-système directorial [French Wendell & al 85 p.18]. Les membres d’une organisation possèdent aussi plusieurs caractéristiques qui sont des attitudes, des talents, des croyances, des buts et des valeurs basés sur des caractéristiques génétiques soit, physiques et mentales, ainsi que sur les expériences passées et sur l'apprentissage. Combinées ensemble, les caractéristiques individuelles et organisationnelles permettent de déterminer le comportement organisationnel, qui est le comportement des membres dans l'organisation. II.2.2.1 – Comportement organisationnel L’étude du comportement organisationnel est basée sur la recherche, l'observation et la théorie. Elle permet d'analyser et de comprendre les attitudes, sentiments, perceptions, motifs et le comportement des membres dans un contexte organisationnel. Le comportement organisationnel comprend la psychologie sociale. Celle-ci tente de comprendre et d’expliquer le comportement d'humain individuel dans un contexte social. Elle permettra donc de définir plus en détail les modèles des individus, faisant partie ou non d’un groupe. À cause de l'immense variété de différences entre les individus, il est impossible de dériver des lois et des principes absolus du comportement organisationnel. Mais, bien que chaque situation soit unique, il semble y avoir des modèles de relations sociales sur les variables importantes à comprendre. Les vues de contingence permettent de définir les relations entre ces variables et entre les différents sous-systèmes dans les organisations. En effet, le concept de contingence permet de définir un modèle en tenant compte du fait que chaque individu est unique, en tenant compte d'un facteur d'incertitude.

16 Le cadre d’étude du comportement humain dans des organisations est présenté dans la Figure II.2 [French Wendell & al 85 p.22-23]. Nous y retrouvons les composants de base qui sont l'environnement externe, le contexte organisationnel, les aspects du comportement humain dans les organisations et les résultats, les sorties et la performance dans les activités organisationnelles. II.2.2.2 – Socialisation organisationnelle Nous commencerons en examinant la socialisation organisationnelle, un des aspects du comportement humain dans les organisations. Tout d’abord, la socialisation réfère au processus par lequel des personnes acquièrent la connaissance, des talents et des dispositions qui font d'eux des membres plus ou moins aptes de leur société. La théorie de la psychologie sociale sur la comparaison sociale dit qu’une personne évalue ses propres talents et opinions en se comparant aux autres. Un individu s’engage dans des comparaisons sociales sous des conditions d’incertitude, par exemple, lorsqu’il se retrouve sans autre moyen d’autoévaluation dans une situation nouvelle ou ambiguë. L’individu se base donc sur des observations des comportements d’autres individus similaires pour être en mesure de s’auto-évaluer correctement. La Figure II.3 montre le processus d’adaptation de l’individu à l’organisation [French Wendell & al 85 p.36]. Le comportement de celui-ci est une fonction de l'interaction entre la personne et l'environnement. Selon cette formule, les organisations tendent à fournir un environnement permettant de stimuler la personne pour qu'elle se comporte d'une façon organisationnellement appropriée [French Wendell & al 85 p.39]. Mais, la variable personnelle entraîne évidemment que les personnes d'une même organisation ont des perceptions différentes et se comportent de différentes manières. La socialisation n'est donc jamais absolue ou complète pour les participants, chacun gardent sa personnalité individuelle unique.

Figure II.2 : Cadre de travail d’étude du comportement humain dans les organisations

Figure II.3 : Le Processus de socialisation Behavior = f(P, E) Formule II.1 : Comportement (B) en fonction de la personne (P) et de l’environnement (E) II.2.2.2.1 – Contrat psychologique Le contrat psychologique définit une dynamique, une relation changeante qui est constamment renégociée. C’est le processus selon lequel il se crée un équilibre entre les attentes des individus et celles de l’organisation. Il tient aussi compte de la force motivationnelle et du climat organisationnel. Toutes les attentes ne peuvent pas être rencontrées. Il y a des compromis explicites et implicites à faire des deux côtés. Le degré de conflit ou la possibilité de conflit se retrouve dans les négociations continuelles du contrat psychologique, selon le degré de compatibilité entre les attentes de l'individu et de l'organisation. Le contrat psychologique va de paire avec la notion de cohésion entre les membres d’un groupe qui est étudié dans à la section II.2.2.6, ainsi que dans [Legault 2003]. La force motivationnelle pour qu'un individu s'engage dans un comportement particulier est en fonction des attentes que la personne a sur les résultats possibles de

20 l'adoption d’un comportement et des valeurs que l'individu associe à ces résultats. Les personnes sont différentes dans leurs attentes en termes de leurs talents et de leur volonté d’arriver à ces attentes. L'image de soi est aussi un facteur important dans le processus de socialisation organisationnelle. Si l'image de soi est compatible avec les exigences d'un rôle organisationnel, la personne a plus tendance à être motivée, performante et satisfaite. L'image de soi est potentiellement modifiée par le processus de socialisation organisationnelle. Les organisations ont, elles aussi, leurs exigences et attentes, entre autres : - Atteindre des buts organisationnels autres que les buts personnels; - Avoir une implication, un engagement et une initiative suffisante des membres; - Nécessiter que les individus jouent des rôles particuliers; - Avoir de gens qui accomplissent certaines tâches efficacement; - Nécessiter que les participants acceptent l’autorité et assument leurs responsabilités; - Exécuter l’intégration et la coordination des activités; - Nécessiter l’adhésion à des politiques, des règles et des procédures; - Atteindre une réceptivité du leadership et de l’influence du leader; - Développer suffisamment de loyauté envers l’organisation pour maintenir le système social… Le climat organisationnel est une qualité relativement persistante de l'environnement interne à une organisation qui est expérimenté par les membres, influence leur comportement et peut être décrit en termes des valeurs d'un ensemble de caractéristiques de l'organisation. Le climat organisationnel est basé sur les caractéristiques perçues par les participants. Une organisation est constituée d'un certain nombre de rôles reliés entre eux. Les rôles sont les modèles comportementaux correspondant à des positions dans une société ou une organisation. Plusieurs facteurs sont considérés dans l'assignation des rôles tels que : - La nature de la tâche à effectuer;

21 - Le degré de responsabilité accordé; - L'ordre des niveaux dans la hiérarchie; - Les exigences en termes de compétences techniques et interpersonnelles. II.2.2.2.2 – Synthèse Individu - Organisation Le schéma de la Figure II.4 représente une synthèse du processus de socialisation organisationnelle et de tout ce qui entre en compte du côté de l’individu et de l’organisation [French Wendell & al 85 p.54-55]. L’individu et l’organisation sont définis selon leurs caractéristiques et leur vécu. Chacun a des attentes envers l’autre, ce qui entraîne des processus d’adaptation chez les deux partis de la relation. L’individu entre dans un processus de socialisation organisationnelle, alors que l’organisation entre dans un processus d’individualisation. Ces processus évoluent dans le temps par les négociations du contrat psychologique. L’individu et l’organisation doivent apprendre les attentes de l’autre, déterminer les rôles, négocier les attentes de l’autre, afin de s’adapter. Ces processus peuvent mener à deux types « d’échec », la rébellion, où un l’individu profite de la dépendance de l’organisation, et l’ultra-conformité, où l’individu dépendant se conforme totalement aux exigences de l’organisation. L’idéal est bien sûr un équilibre entre la dépendance des deux parties. Dans tous les cas, il y a un impact sur le futur de l’individu et de l’organisation. II.2.2.3 – Buts individuels et organisationnels Les valeurs affectent les buts qu’un individu se fixe ainsi que les moyens par lesquels il les accomplit. Elles sont en fait un cadre de référence général qui détermine le choix d'un but, d'une action, selon les normes et les standards individuels qui dictent ce qui est bon et désirable. Les valeurs sociales réfléchissent un système de croyances partagées sur les buts désirés et les normes de la conduite humaine.

22

Figure II.4 : Résumé du processus de socialisation organisationnel

La Figure II.5 montre le processus d’atteinte d’un but [French Wendell & al 85 p.68]. La motivation est déterminée par nos instincts, nos besoins et nos attentes. Elle nous pousse à adopter les comportements qui sont susceptibles de nous permettre d’atteindre les buts fixés. Figure II.5 Motivation, comportement et buts Les organisations ont certaines valeurs aussi, mais il est difficile de faire le lien entre celles-ci et les buts fixés. Chaque membre d'une organisation y apporte une part de ses valeurs. Les sources externes apportent aussi une part de leurs valeurs à une organisation. Les sources externes sont les consommateurs, les compétiteurs, les fournisseurs

Add a comment

Related presentations

Presentación que realice en el Evento Nacional de Gobierno Abierto, realizado los ...

In this presentation we will describe our experience developing with a highly dyna...

Presentation to the LITA Forum 7th November 2014 Albuquerque, NM

Un recorrido por los cambios que nos generará el wearabletech en el futuro

Um paralelo entre as novidades & mercado em Wearable Computing e Tecnologias Assis...

Microsoft finally joins the smartwatch and fitness tracker game by introducing the...

Related pages

Simulation de comportements de foule (Book, 2003 ...

... schema:inLanguage " fr" ; schema:name " Simulation de comportements de foule "@fr; schema:productID " 77088619" ; schema: publication ...
Read more

Simulation du comportement de suivi dans une foule de ...

Résumé: La simulation réaliste de foule est un problème ouvert et difficile à cause de la multitude d'informations qui sont prises en compte par un ...
Read more

Modélisation et simulation des mouvements de foule

Les outils de simulation du comportement humain doivent prendre en compte son caractère aléatoire (affectation des caractéristiques aux agents ...
Read more

Simulation de foules

Simulation de foules. ... dont le comportement individuel n'est pas très complexe ou peut être considéré comme tel. Ces systèmes deviennent ...
Read more

Animation de foule

Le système Crowd de Character Studio a été conçu pour simuler le comportement qu'une foule peut avoir dans la réalité. Une simulation de ...
Read more

Simulation de mouvements de foule dans une zone ...

permettre à l'utilisateur de visualiser le comportement d'une foule dans une zone aéroportuaire. 1 ... Simulation de mouvements de foules, M. Azéma, ...
Read more

Simulation de mouvements de foules - Accueil | Maxime ...

comportement d'une foule importante, ... l'algorithme de simulation des mouvements de foule doit être mis en œuvre de manière à ce qu'il
Read more

Simulation du comportement des foules : nécessité de ...

Simulation du comportement des foules : nécessité de développer une boucle analyse/synthèse des comportements Stéphane Donikian La conception de ...
Read more

Modélisation du comportementhumain pour la simulation d ...

De nombreux systèmes de simulation de foule ... Une architecture dédiée à la simulation microscopique du comportement d’individus en situation d ...
Read more