在人群中行走意味着预测未来。当在交通繁忙的区域穿行时，人们会在下意识地计算出与另一个人碰撞所需的时间后调整他们的路径。
研究人员通过分析人群视频得出了这个结论。他们说，这可能有助于更安全地设计公共空间，并有助于开发人群监控方法，以防止致命的踩踏事件。
伊利诺伊州莱蒙特的阿贡国家实验室的物理学家布莱恩·斯金纳和他的同事将在即将出版的《物理评论快报》上发表这项研究。
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当科学家研究人群运动时，他们通常将人建模为相互排斥的移动粒子，类似于相同符号的静电电荷。斯金纳和他的同事们预计，“排斥力”将取决于行人之间的空间距离，当他们靠得太近时，会使他们改变轨迹，从而避免碰撞。
如果静电类比是正确的，那么力的强度将与相互距离的平方成反比，随着两个人彼此接近，排斥力会迅速增强。相反，研究小组发现，力与预计的下次碰撞时间的平方成反比。研究人员特别指出，如果两个人并肩行走——因此预计不会碰撞在一起——他们可以在非常近的距离内这样做，而无需觉得需要在彼此之间保持更多距离。
斯金纳说：“令人兴奋的不是对一个人在人群中穿梭的理解，而是通过使用一个简单的规则来预测人群行为的前景。”
这个规则准确地描述了在以色列大学校园中行走的人以及在德国人群实验中的参与者的运动，这两个都在视频中捕捉到。此外，模拟显示，简单的时间定律也重现了人群互动的许多已知特性（见下方视频），例如在狭窄通道周围拥挤和自发形成车道。
但斯金纳说，如果预计的下次碰撞时间超过三秒，该团队的模型就会失效。他说，这可能反映了人群中的人们并不关心超过该时间间隔后会发生什么的可能性。
在柏林马克斯·普朗克人类发展研究所研究人群行为的迈赫迪·穆萨伊德说：“这篇论文的好处在于它基于实证观察，并且结果很清晰：完全相同的幂律从不同的数据集中出现。”该模型还可以帮助“微调在大型活动期间（如麦加朝觐）对人群运动的预测，”穆萨伊德补充说，他研究了朝觐期间涌向沙特阿拉伯城市的大量人群的运动。“但是当涉及到人群事故和人群灾难时，悬而未决的问题是，在高压条件下（例如在恐慌和紧急疏散期间），相同的规则是否仍然有效。”
作者承认，他们发现的时间依赖性不能解释人群中人们靠得太近以至于互相挤压的停停走走，也不能解释在极其密集的人群中观察到的混乱运动或“湍流”的开始。斯金纳说，在这种情况下，该模型可能需要修改，因为人们不再能够依靠预计的下次碰撞时间来导航。但是，当前的模型可能能够警告何时会出现这种危险的人群情况，他补充说。
事实上，该研究的合著者、明尼苏达大学明尼阿波利斯分校的斯蒂芬·盖伊说，该团队的下一步是将建模与来自监控摄像头和其他行人跟踪系统的数据相结合，以检测人群的当前状态并预测其随时间的变化。“在人群问题发生之前就识别出来，确实有可能挽救生命，”他说。
斯金纳还希望测试该模型是否适用于公路交通。同样在阿贡国家实验室的物理学家伊戈尔·阿隆森（他不是该研究的参与者）补充说，该规则可能也适用于其他动物群体，例如鸟类或鱼类。
本文经许可转载，并于2014年11月21日首次发表。