Här presenterar vi den datorbaserade, multi-agent spelet HoneyComb, som möjliggör experimentella undersökningar av kollektiv mänsklig rörelse beteende via svart-dot-avatarer på en virtuell 2D sexkantiga spelplanen. Olika experimentella betingelser, som variabel incitament på målet fält eller vision radie, kan ställas in, och deras effekter på mänsklig rörelse beteende kan undersökas.
Kollektiva mänskliga beteende såsom gruppen rörlighet visar ofta överraskande mönster och regularities, såsom uppkomsten av ledarskap. Nyare litteratur har visat att dessa mönster, ofta synliga på global nivå av gruppen baseras på självorganiserade, individuella beteenden som följer flera enkla lokala parametrar. Förstå dynamiken i mänskligt kollektiva beteende kan bidra till att förbättra samordningen och ledningen i gruppen och publiken scenarier, till exempel identifiera idealisk placering och antal nödutgångar i byggnader.
I denna artikel presenterar vi experimentella paradigm HoneyComb, som kan användas för att systematiskt undersöka förutsättningar och effekter av mänskliga kollektiva beteendet. Detta paradigm använder en datorbaserad fleranvändarsystem plattform, som tillhandahåller en inställning som kan formas och anpassas till olika typer av frågeställningar. Situationsanpassat villkor (t.ex. kostnads-nyckeltal för specifika beteende, monetära incitament och resurser, olika grader av osäkerhet) kan bestämmas av praktiker, beroende på forskningsfrågan. Varje deltagares rörelser registreras av servern som sexkantiga koordinater med tidsstämplar på en noggrannhet på 50 ms och med enskilda IDs. Således ett mätvärde kan definieras på spelplanen, och rörelsen parametrar (t.ex. avstånd, hastighet, klustring, etc.) av deltagare kan mätas över tiden. Rörelse data kan i sin tur kombineras med icke-datoriserade data från enkäter samlat inom samma experiment setup.
HoneyComb paradigm banar väg för nya typer av mänsklig rörelse experiment. Här visar vi att dessa experiment kan återge resultaten med tillräcklig intern giltighet meaningfully fördjupa vår förståelse av människors kollektiva beteende.
Datorbaserade multi-agent spelet HoneyComb1 erbjuder ett metodologiska paradigm för att undersöka hur kollektiv mänsklig rörelse mönster och koncernstrukturer ur individuella beteende. Mänskliga deltagare är visuellt representeras av avatarer (svarta prickar) på en sexkantig virtuella spelplanen som liknar en honeycomb (figur 1). Deltagarna flytta sina avatarer via -musklick för att nå målet hexagoner, spendera flytta resurser (Video 1) och maximera sina monetära belöningar genom att bygga sammanhängande grupper (Video 2). Rumsliga villkor (t.ex. vision radius), belöning strukturer (t.ex. monetära mål fält) och kommunikationskanaler kan manipuleras för att upptäcka vilka och i vilken utsträckning dessa villkor regler påverka samordning och ledarskap i kollektiv rörelse.
Spelets processuella/skick regler, mål och belöning motivationsfaktorer har designats av socialpsykologer att undersöka människans kollektiva rörelse. I djurens svärmar samt mänskliga folkmassorna, kan en Observera emergent fenomen (dvs globala mönster) transpiring från individuella beteende som följer lokala regler. Till exempel verkar fiskstim och flockar av fåglar flytta som sammanhängande enheter mot en rumslig mål2,3,4, trots stor gruppstorlekar som minskar deras kapacitet för globala eller Inter-individuella kommunikation. Empirisk forskning5,6,7, beteendemässiga modellering8,9,10, och datorn simuleringar11,12, 13 har visat att hos olika arter, inklusive människor14,15,16, komplexa mönster på gruppnivå utvecklas utan intern kontroll eller extern övervakning. Lokala enskilda rörelse och ofta gånger, enkla regler på mikroskopisk nivå är tillräcklig för att generera ordnad rörelse på makroskopisk nivå. Sådana experiment bidrar till ökande bevis2,6 att inte bara stora svärmar utan också små grupper (mänskliga grupper samt andra djurgrupper) samordnas av lokal samverkan regler1.
Vår nya tillvägagångssätt och använda datorbaserade fleranvändarsystem avatar spel visar en främsta fördel i forska dynamiska mänskliga kollektiva fenomen. Använda HoneyComb avatar plattform1,17,18,19, plats och tid av enskilda rörelse beteende (rörelse styrs av faktiska individer) kan helt samlas av servern, och utvecklingen av beteendemönster och kollektiva strukturer kan analyseras med en noggrannhet på 50 ms (tabell 1). Som visuell och auditiv sensoriska kommunikation kan begränsas genom att kräva kommer deltagarna att använda öronproppar och innesluta sina arbetsstationer med mellanväggar, svärm och övriga publiken beteende kan approximeras experimentellt. I flera experiment1,17,18,19manipuleras vi vision radie (global vs lokala, figur 2), monetära incitament (figur 3a, b ), undergrupper (figur 4) och samtidig förekomst av andra spelare (figur 5) för att testa effekterna av dessa variabler på uppkomsten av kollektiva beteendemönster som mänskliga flockas beteende17, ledarskap 1och konkurrens18. Samla in data, en installation av tio till tolv anteckningsböcker och en server användes (figur 6).
Självorganiserade samordning av enskilda aktiviteter i grupp-levande arter har lockade mycket vetenskaplig uppmärksamhet, särskilt inom det senaste decenniet. Undersökningarna är omfattande, från enkla leden bildning och sökvägen urval i myror till komplexa uppkomsten av vortex strukturer i fiskstim, och även segregeringen av dubbelriktad flöden av fotgängare2.
Med våra HoneyComb paradigm bidrar vi en metod för att empiriskt undersöka effekterna av varierad situationsanpassat alternativ/begränsningar, skiftande beteende regler och individuella egenskaper på mikroskopisk nivå på uppkomsten av makroskopiska beteende strukturer hos människor. En viktig fördel är att paradigmet erbjuder strängt kontrollerbar experimentella inställningarna som har definierats av praktiker, vilket gör det möjligt för manipulation att mäta resultaten av en enda experiment eller jämför flera experiment. Virtuella spelplanen kan konfigureras enligt kraven i studiedesign och sensoriska kommunikationskanaler mellan deltagarna kan elimineras eller minskas enligt experiment parametrar. Dessutom kan miljömässiga affordances formas (t.ex. konkurrenskraftiga, icke-konkurrerande samförstånd och rescue inställningar). Sålunda, vår plattform framtvingar inre giltighet (dvs, matchande studiedesign så nära som möjligt till forskningsfrågorna) genom att erbjuda möjligheten att manipulera/kontroll variabler som är relevanta för den specifika frågeställningen, använder mänskliga styrd rörelse data att undersöka mänsklig rörelse. Fältexperiment återge fördelar när det gäller extern validitet (generaliserbarhet) resultat15,20,21 till den verkliga världen, eftersom de inte utgör hinder för effekterna av okänd okontrollerbara/insuppressible-sociala signaler samt icke – och para-verbala beteenden i människor1.
Datorbaserade multi-agent spelet honungskaka har varit att undersöka uppkomsten av samordning och ledarskap mönster av mänskliga spelare flyttar sina avatarer på virtuella spelplanen. Deltagarna gavs endast lokal information om monetära incitament kan erhållas på målet hexagoner, som inkluderade incitamentet för gruppen sammanhållning baserad på multiplikation av monetära belöningar av antalet medaktörer som också hamnade på samma mål Hexagon. I vår första serie av studier, vi begränsad experiment setup till två enkla parametrar av svärmande beteende (justering och sammanhållning) och reducerad ömsesidigt informationsöverföring till ”läsning/överföra” endast rörelse beteende av de andra deltagarna. Vi har sedan varierade syn radie av andra deltagare rörelse beteende till antingen en global eller lokal vy av virtuella spelplanen, som består av 97 mindre hexagoner och begränsade avvaras rörelsen resurser (möjliga drag) av spelarna.
Formen och delar av virtuell plattform och försöksledaren definierade parametrar för spel kan spelas på nämnda plattform kan utformas enligt de specifika forskningsfrågorna. Beroende på forskning målet, kan storleken på spelplanen ändras; färger, former och betydelser av avatarer kan anpassas; resurser kan genomföras; och belöning struktur och innehåll kan variera. Mer eller mindre kan information, osäkerhet och motstridiga inställningar också genomföras22. Varierande globala spelare-Visa information och kontroll är också möjliga. Via experimentella instruktioner, de miljömässiga affordances av experimentet kan därför ändras (t.ex. ett samförstånd vs. fly scenario). I nästa avsnitt, kommer vi att klargöra hur dessa variabler kan tillämpas genom att beskriva en riktig studie som använde några av dessa parametrar för att besvara specifika instuderingsfrågor.
En grundläggande fråga i använda multi client virtuella miljöer som ett forskningsparadigm för att undersöka människors kollektiva beteendet är huruvida resultaten är tillämpliga på verkliga scenarier. Med andra ord, den metodologiska ansatsen ger resultat med tillräckliga ekologiska eller extern giltighet? Som representerar mänskliga deltagare som avatarer på en virtuell spelplanen och låta dem flytta via musklick minskar sociala signaler. Dessutom hålla kommunikation till ett minimum kan praktiker att undersöka vilka underförstått beteendemässiga cues överförs bland människor som kan påverka människors gruppbeteende samordning och ledarskap och under vilka miljömässiga affordance (t.ex. räddning, konkurrens, evakuering) dessa beteenden påverkas av mer och i vilken utsträckning. Så länge det finns strikt följsamhet till de två pre-provande faserna i protokollet och testförfaranden, garanterar denna reduktionistiska strategi inre giltighet. För att möjliggöra överföring av resultaten till ”riktiga” grupp och crowd dynamics, de experimentella setup och testfaser gradvis kan ändras för att bli mer komplex (t.ex., vilket möjliggör ytterligare kommunikation bortom enbart sänder/läsning rörelse beteende, att lägga till information på individuella egenskaper inbäddade semantiskt i olika verkliga scenarier, etc.) och beskrivs i den på skärmen instruktioner Läs av deltagarna innan spelet startar.
För att lösa frågan om extern validitet, kan hexagon spelplanen [initialt valt att standardisera spelarens rörelser till standardiserade, tvådimensionell sexkantiga koordinater på grund av (förtestade) användbarhet och reduktion av störande faktorer] varieras. Ett tvådimensionellt rutnät med fria val skulle göra det möjligt för spelare att skapa mer fortlöpande och komplex rörelse data. En tredimensionell miljö skapad av Unity – eller Unreal-motorn, exempelvis kan också förhöja ekologiska/extern giltighet. Med varje steg mot lessoning begränsning av rörelse, uppstår emellertid ett problem. Med stigande komplexitet av frihet-i-rörelse i det simulerade scenariot, påverkan av störande faktorer (t.ex. interpersonella skillnader såsom datorvana, förtrogenhet med rumslig orientering i tredimensionella spel) ökar, vilket kan leda till partisk resultat och minska inre giltighet.
Fördelen med den metod som anges i protokollet HoneyComb är att det kan kombineras med dator simuleringsmodeller och används som ett paradigm för att empiriskt testa om kollektiva mönster finns i datorsimuleringar också hålla för beteende i grupper av människor. För att förbättra den externa giltigheten av sådana tester, bör deltagarna tillfrågas i post-test fas frågeformuläret om de kände sig tillräckligt och mänskligt representeras av sina avatarer och huruvida de skulle kunna uppfatta deras medaktörer som mänskliga aktörer. Protokollet anger samtidig spelarna sitter i arbetsstationer bredvid varandra (även om protokollparametrar utesluter sensoriska auditiv eller visuell kommunikation) för att förbättra dessa känslor av mänskligt förkroppsligande fysiska närvaro.
Sammanfattningsvis, de metoder som tillämpas av det HoneyComb synsätt som beskrivs i protokollet före prov, prov och post-test faser ger ett nytt paradigm för att undersöka grundläggande mekanismer av kollektiva fenomen såsom gruppen samordning, ledarskap, och koncerninterna differentiation. Metodens viktigaste begränsningen är dess sårbarhet för mänskliga fel av rekryterare, särskilt om de inte är tillräckligt stränga för att säkerställa att deltagarna inte kommunicerar med varandra under de förtest och testfaser.
The authors have nothing to disclose.
Denna forskning har finansierats av det tyska initiativet of Excellence (institutionella strategi: https://www.uni-goettingen.de/en/32632.html). Vi tackar Margarita Neff-Heinrich för hennes engelska korrekturläsning.
Notebooks | |||
Partition walls between work stations | |||
Earplugs | |||
Equipment for LAN installation |