Hier presenteren we de computer-based, multi-agent spel honingraat, waardoor experimentele onderzoeken van collectieve Bewegingswetenschappen gedrag via zwart-dot-avatars op een virtuele 2D zeshoekige speelveld. Verschillende experimentele omstandigheden, zoals variabele prikkels op velden van het doel of visie straal, kunnen worden ingesteld, en hun effecten op het menselijk bewegen gedrag kunnen worden onderzocht.
Methodenartikel
De honingraat paradigma voor onderzoek op het collectieve menselijk gedrag
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Collectieve menselijk gedrag zoals groep verkeer toont vaak verrassende patronen en regelmatigheden, zoals de opkomst van leiderschap. Recente literatuur is gebleken dat deze patronen, vaak zichtbaar op mondiaal niveau van de groep, zijn gebaseerd op zelf-georganiseerde, individuele gedragingen die diverse eenvoudige lokale parameters volgen. Inzicht in de dynamiek van het menselijk collectieve gedrag kan bijdragen tot verbetering van de coördinatie en leiderschap in groep en menigte scenario's, zoals het identificeren van de ideale plaatsing en het aantal nooduitgangen in gebouwen.
In dit artikel presenteren we de experimentele paradigma honingraat, die kan worden gebruikt om voorwaarden en gevolgen van menselijke collectieve gedrag systematisch te onderzoeken. Dit paradigma gebruikt een computer gebaseerde multi-user-platform, het verstrekken van een instelling die kan worden gevormd en aangepast aan verschillende soorten onderzoeksvragen. Situationele omstandigheden (bijvoorbeeld kosten-baten ratio's voor specifieke gedrag, monetaire stimulansen en middelen, verschillende graden van onzekerheid) kunnen worden ingesteld door onderzoekers, afhankelijk van de onderzoeksvraag. Elke deelnemer bewegingen worden als zeshoekige coördinaten met tijdstempels die op een nauwkeurigheid van 50 ms en met individuele id's door de server geregistreerd. Dus, een metriek kan worden gedefinieerd op het speelveld en verkeer parameters (bijvoorbeeld, afstand, snelheid, clustering, enz.) van de deelnemers na verloop van tijd kunnen worden gemeten. Verkeer gegevens kunnen op hun beurt worden gecombineerd met niet-geautomatiseerd gegevens uit de vragenlijsten oogstte binnen de dezelfde instellingen van het experiment.
De honingraat paradigma is de weg vrijmaakt voor nieuwe soorten Bewegingswetenschappen experimenten. We laten hier zien dat deze experimenten met voldoende interne validiteit te zinvol verdiepen ons begrip van menselijk gedrag van collectieve resultaten kunnen renderen.
Inleiding
De computer gebaseerde multi-agent spel honingraat1 biedt een methodologische paradigma voor het experimenteel onderzoek naar hoe collectieve Bewegingswetenschappen patronen en groepsstructuren voortkomen uit individueel gedrag. Menselijke deelnemers worden visueel weergegeven als avatars (zwarte puntjes) op een zeshoekige virtuele speelveld lijkt op een honingraat (Figuur 1). Deelnemers verplaatsen hun avatars via muis-klik om dit te bereiken doel zeshoeken, besteden zet middelen (Video 1) en het maximaliseren van hun monetaire beloningen door het bouwen van samenhangende groepen (Video 2). Ruimtelijke omstandigheden (bijvoorbeeld visie radius), beloning structuren (bijvoorbeeld monetaire doel velden) en communicatiekanalen kunnen worden gemanipuleerd om te ontdekken welke en in welke mate deze voorwaarde regels impact coördinatie en leiderschap in collectieve beweging.
Het spel van de procedurele/voorwaarde regels, doelen en beloning motivatoren zijn ontworpen door sociaal psychologen te onderzoeken van collectieve Bewegingswetenschappen. In dierlijke zwermen, evenals menselijke menigten, kan men waarnemen van opkomende verschijnselen (dat wil zeggen, mondiale patronen) voortkwamen uit individueel gedrag dat lokale regels volgt. Bijvoorbeeld lijken scholen vis en koppels van vogels te verplaatsen als samenhangend entiteiten naar een ruimtelijke doel2,3,4, ondanks grote groep maten die hun capaciteit voor globale of tussen individuele communicatie te verminderen. Empirisch onderzoek5,6,7, gedrags modelleren8,9,10, en computer simulaties11,12, 13 is gebleken dat er in diverse soorten, waaronder de mens14,15,16, complexe patronen op groepsniveau emerge zonder interne controle of externe controle. Lokale persoonlijke beweging en, vaak tijden, eenvoudige regels op microscopisch niveau zijn voldoende om het genereren van ordelijke verkeer op macroscopische niveau. Dergelijke experimenten bijdragen aan toenemende bewijs2,6 -dat niet alleen de grote zwermen, maar ook kleine groepen (menselijke groepen evenals andere dierlijke groepen) worden gecoördineerd door lokale interactie regels1.
Onze nieuwe benadering met behulp van computer gebaseerde multi-user avatar spelletjes toont een van de belangrijkste voordelen bij het onderzoeken van dynamische menselijke collectieve verschijnselen. Met behulp van de honingraat avatar platform1,17,18,19, spatio-temporele gegevens van individuele verkeer gedrag (beweging beheerst door werkelijke personen) kunnen volledig verzameld worden door de server, en de ontwikkeling van gedragspatronen en collectieve structuren kan worden geanalyseerd met een nauwkeurigheid van 50 ms (tabel 1). Zoals visuele en auditieve zintuiglijke mededeling kan worden beperkt door te eisen dat kunnen deelnemers te gebruiken oordoppen en omkadering van hun werkstations met scheidingswanden, zwerm en andere menigte gedrag voorwaarden experimenteel worden benaderd. In verschillende experimenten1,17,18,19gemanipuleerd we visie straal (global vs. lokale, Figuur 2), monetaire stimulansen (Figuur 3a, b ), subgroepen (Figuur 4), en de co aanwezigheid van andere spelers (Figuur 5) om te testen van het effect van deze variabelen op de opkomst van collectieve gedragspatronen zoals menselijke stroomden gedrag17, leiderschap 1, en competitie18. Het verzamelen van de gegevens, een installatie van tien tot twaalf notebooks en één server werd gebruikt (Figuur 6).
De zelf-georganiseerde coördinatie van individuele activiteiten in groep-levende soorten heeft aangetrokken veel wetenschappelijke aandacht, met name in het laatste decennium. Onderzoeken zijn breed, van eenvoudige trail vorming en pad selectie in mieren tot het complexe ontstaan van vortex structuren in ondiepten van vissen, en zelfs de segregatie van bidirectionele stromen van voetgangers2.
Met onze honingraat paradigma dragen we een methodologische aanpak empirisch onderzoek te doen naar het effect van gevarieerde situationeel opties/beperkingen, verschillende gedrags regels en individuele kenmerken op microscopisch niveau op de opkomst van macroscopische gedrags structuren bij de mens. Een belangrijk voordeel is dat het paradigma strikt controleerbaar experimentele instellingen die zijn gedefinieerd door onderzoekers biedt, waardoor het mogelijk is om te manipuleren om te meten de resultaten van een enkele experiment of vergelijken meerdere experimenten. Het virtuele speelveld kan worden geconfigureerd volgens de eisen van de studie ontwerp, en zintuiglijke communicatiekanalen tussen de deelnemers kunnen worden afgeschaft of verminderd volgens de parameters van het experiment. Milieu digiborden kunnen bovendien worden gevormd (bijvoorbeeld, concurrerende, niet-competitieve consensus, en redding instellingen). Dus ons platform wordt afgedwongen door interne validiteit (dat wil zeggen, overeenkomen met het ontwerp van de studie zo dicht mogelijk bij de onderzoeksvragen) door het aanbieden van de mogelijkheid om te manipuleren/controle variabelen relevant zijn voor de specifieke onderzoeksvraag, met behulp van mens-beheerst verkeer gegevens te onderzoeken van Bewegingswetenschappen. Veld experimenten renderen voordelen in termen van externe validiteit (dan) resultaten15,20,21 in de echte wereld, omdat zij niet dat de effecten van onbekende oncontroleerbare/insuppressible sociale beletten signalen, alsmede non - en para-verbale gedrag in mens1.
De computer-based spel multi-agent-honingraat heeft gediend om de opkomst van coördinatie en leiderschap patronen van menselijke spelers bewegen hun avatars op het virtuele speelveld te onderzoeken. Deelnemers waren alleen lokale informatie verschaft over monetaire stimulansen verkrijgbaar op doel zeshoeken, waaronder de prikkel voor de samenhang van de groep op basis van de vermenigvuldiging van de monetaire beloningen door het aantal mede spelers, die uiteindelijk ook op hetzelfde doel zeshoek. In onze eerste reeks studies, we de instellingen van het experiment beperkt tot twee eenvoudige parameters van gedrag (uitlijning en samenhang) zwermen en wederzijdse informatieoverdracht tot "lezing/overbrengend" van alleen verkeer gedrag van de andere deelnemers beperkt. We gevarieerd dan het zicht straal van andere deelnemer verkeer gedrag of een globale of lokale weergave van het virtuele speelveld, die bestaat uit 97 kleinere zeshoeken en beperkt de eenmalig verkeer bronnen (mogelijk beweegt) van de spelers.
De vorm en de elementen van het virtueel platform en de experimentator gedefinieerde parameters van games kunnen worden afgespeeld op genoemde platform kunnen worden ontworpen volgens de specifieke onderzoeksvragen. Afhankelijk van het doel van het onderzoek, kan de grootte van het speelveld worden gewijzigd; de kleuren, vormen en betekenissen van de avatars kunnen worden aangepast; middelen kunnen worden uitgevoerd; en de beloning structuur en de inhoud kunnen worden gevarieerd. Min of meer kunnen informatie, onzekerheid en tegenstrijdige voorkeuren ook worden geïmplementeerd22. Verschillende global player-weergave informatie en controle zijn ook mogelijk. Daarom kunnen via experimentele instructies, het milieu digiborden van het experiment worden gewijzigd (bijvoorbeeld een consensus vs. ontsnappen scenario). In de volgende sectie zullen we verduidelijken hoe deze variabelen kunnen worden toegepast door het beschrijven van een echte studie die sommige van deze parameters gebruikt om specifieke studie vragen te beantwoorden.
Protocol
Gegevensverzameling en gegevensanalyse in dit project zijn goedgekeurd door de ethische commissie van de Georg-Elias-Müller-Instituut voor psychologie van de Universiteit van Göttingen (voorstel 039/2012).
1. experimentele opstelling
- Kies een locatie die is uit de buurt van een drukke omgeving, zoals in een computer lab of andere gespecificeerd gebied met individuele werkstations, die kunnen worden geconfigureerd als een LAN (local area network).
- Regelen voor notebooks van 10 tot en met 12 van hetzelfde type moet worden gebruikt voor het experiment evenals één computer als de server (figuur 6). Het serverprogramma, alsmede de clientprogramma's moeten een JAVA runtime environment, die beschikbaar op alle gemeenschappelijke besturingssystemen is (een Raspberry Pi als client kan volstaan).
- Apparatuur configuratie
- Regelen notebooks op individuele werkstations tafels met stoelen zoals aangegeven in Figuur 7.
- Sluit laptops aan op de server computer via Ethernet-kabels en een netwerk overschakelt naar het maken van een local area network.
- Installeer scheidingswanden tussen individuele werkstations te voorkomen visuele zintuiglijke communicatie (oogcontact, handgebaren, gezichtsuitdrukkingen, etc.) tussen naburige deelnemers.
- Verwerven oordoppen (voor eenmalig gebruik) om te worden gedistribueerd naar alle deelnemers om te voorkomen dat hoorbaar communicatie tussen de deelnemers.
2. deelnemer Recruitment
- Kies een werven locatie waar er een grote hoeveelheid mensen, zoals de inkomhal van een zaal.
- Potentiële rekruten adres met behulp van de gestandaardiseerde tekst waarin wordt uitgelegd van het doel en de achtergrond van het experiment, de duur van het experiment, de maximale betaling berekend op basis van prestaties, en de eis voor deelname aan een spel met meerdere spelers op instelling gerund laptops.
- Zorg ervoor dat de deelnemers de Engelse en Duitse instructies en vragenlijsten aan de experimenten gerelateerde kunnen begrijpen.
- Als de proefopzet het gebruik van kleuren omvat, ervoor zorgen dat deelnemers vrij zijn van elke kleurenblindheid dat kan verhinderen dat deze differentiatie van de kleuren die worden gebruikt.
- Werven eerdere deelnemers, niet als deelnemers naïef aan het experiment zou moeten zijn.
- Bereid rekruten aan een wachtruimte leiden uit de buurt van de werven gebied. Vriendelijk verzoek dat ze wachten op voltooiing van de aanwerving van de groep zonder met elkaar praten. Uitleggen dat deze beperking is gerelateerd aan de integriteit van de experimentele resultaten.
- Na 10 tot 12 deelnemers hebben aangetrokken, kunt u hen leiden in de vooraf vastgestelde computerlab of bepaald gebied waar het experiment zal plaatsvinden.
- Voordat deelnemers hun plaatsen in de partitie-ingekapseld werkstations, hebben de deelnemers een aanwijzing van geïnformeerde toestemming formulier ondertekenen.
- Distribueer de oordoppen hygiënisch, eenmalig gebruik aan alle deelnemers. Hen te laten informeren dat audiovisuele communicatie met andere deelnemers is verboden. Daarom is het gebruik van oordoppen en partitie-ingekapseld werkstations is verplicht.
- Deelnemers die nemen hun plaatsen in de partitie-ingekapseld werkstations hebben.
3. experimentele Procedure
Opmerking: In deze experimentele procedure, het spel gebruikt door Boos et al. 1 wordt beschreven als een voorbeeld van de toepassing.
- Voorbereidingsfase
- Het programma zelf wordt opgemaakt als een zip-bestand HC.zip met 1) de runnables HC.jar, 2) drie bestanden voor configuratie, namelijk hc_server.config, hc_panel.config, en hc_client.config en 3) twee submappen met de naam intro en rawdata.
- Maak een gedeelde map op de servercomputer en unzip de HC.zip in deze map.
- Op elke clientcomputer, monteren en toegang tot deze gedeelde map en open een terminal (Linux, Mac OS X: spotlight | zoeken | RD Session Host) of een prompt (Windows: Zoek "cmd"), respectievelijk. De opdracht "dir" of "ls" gebruiken zodat de uitgepakte bestanden worden weergegeven op elke terminal.
- Het commando "java-versie" op elke terminal om ervoor te zorgen dat een java runtimeomgeving beschikbaar is. Als dit niet het geval is, java installeren voordat u verdergaat.
- Zoeken in de drie bestanden configureren.
- Bewerken hc_server.configure het 1) aantal spelers, 2) de minimale cijfers en maximale aantal beweegt die elke speler kan maken, 3) waarden van de zogenaamde nuggets, en 4) perceptie RADIUS-voorwaarde (lokaal of globaal) worden geconfigureerd.
Opmerking: De twee perceptie voorwaarden zijn de globale toestand (speler kan zien posities van avatars van alle deelnemers) en lokale toestand (speler kan zien alleen die avatars grenzend aan hun avatar; zie figuur 3) - Bewerken hc_client.configure om te vertellen van de clients van de server IP.
- In hc_panel.config, de grootte van de zeshoeken volgens de schermresolutie aanpassen.
- Bewerken hc_server.configure het 1) aantal spelers, 2) de minimale cijfers en maximale aantal beweegt die elke speler kan maken, 3) waarden van de zogenaamde nuggets, en 4) perceptie RADIUS-voorwaarde (lokaal of globaal) worden geconfigureerd.
- Start het serverprogramma HC_Gui.jar (figuur 8) met de opdracht "java-jar HC_Gui.jar". Start vervolgens de clientprogramma's op elk werkstation met de opdracht "java-jar HC_ClientAppl.jar".
Opmerking: De klanten schermen moeten weergeven van het bericht, "Wees zo goed wachten. De computer is verbonden met de server." In de GUI-server verschijnt een lijn met daarin het IP-adres van elk van de clients. Wanneer alle clients zijn verbonden, het serverprogramma wordt het bericht weergegeven, dat "alle Clients zijn verbonden. Klaar om te beginnen?"
Opmerking: De experimentator kunt bereiden de sessie tot op dit punt. - Wanneer alle deelnemers hun plaatsen hebben genomen, de laatste instructies geven voordat ze plaatst de oordoppen.
- Klik op "OK" om de sessie te starten. Visualisering, wordt het experiment gecontroleerd alleen door de instructies op de schermen zichtbaar voor deelnemers. Instructies voor een enkele experiment vereisen meerdere pagina's van scherm, en lezing wordt mogelijk gemaakt door de deelnemers van het wisselbestand heen en weer zo nodig.
Opmerking: Elke deelnemer geeft, via een aangewezen-knop op het scherm, dat hij/zij heeft het lezen van de instructies. Het experiment kan niet beginnen totdat alle deelnemers zijn klaar het lezen van de instructies.
- Testfase
- Vaststellen of de deelnemers zijn muis-controlerend hun avatar stip (twee keer zo groot als de puntjes zichtbaar avatar van de overige deelnemers) op het speelveld van honingraat virtuele 97-zeshoek (Zie Figuur 1).
- Hebben de deelnemers de testende fase te beginnen in het midden van het veld en klik vervolgens op verplaatsen op het speelveld honingraat virtuele volgens de eerder gegeven instructies op het scherm.
- Alle instructies over hoe te spelen van het spel worden geplaatst als bewerkbare html-bestanden in de programmamap van de honingraat-spel. Zie submappen intro/de-Fractie en intro/nl voor Duitse en Engelse instructies, respectievelijk.
- Klik met de linkermuisknop in de aangrenzende kleine zeshoek van hun keuze te bewegen hun avatar dot spelers hebben. Alleen aangrenzende velden kunnen worden gekozen voor de eerste en daarop volgende beweegt.
Opmerking: Na elke zet verschijnt een kleine staart voor 4000 ms voor elke deelnemer, met vermelding van de laatste richting waaruit hij/zij geprezen.
- Toestaan dat iedere deelnemer slechts eenmaal deelnemen teneinde mogelijke vooroordelen.
Opmerking: De hier beschreven spel vereist 5-10 min, met inbegrip van het lezen van de instructies. Over het algemeen 400 deelnemers in groepen van 40 tien-persoon zijn getest door Boos et al. 1. - Het experiment met dezelfde deelnemers niet opnieuw opstarten als er een technische specificatie is of als een deelnemer mislukt.
4. na de Test fase
- Zodra het spel is voltooid, hebben deelnemers invullen van vragenlijsten beoordeling van demografische gegevens, Big Five persoonlijkheid factoren, waargenomen niveaus van stress of rust en tevredenheid (te betalen na afloop van het experiment) betalen. Deze vragenlijsten kunnen worden aangeboden als zelfstandige html-bestanden.
- Terwijl deelnemers invullen van vragenlijsten, bereiden u anonieme enveloppen met de juiste hoeveelheid geld verdiend in de honingraat spel net afgerond. Van het spel honingraat-berekende bedragen worden besteed aan elke speler zijn vastgelegd op het scherm deze server.
- Distribueer het verdiende betalingen aan deelnemers als ze het testen gebied verlaat.
- Sluit het serverprogramma en sluit de clientprogramma's zodra het serverprogramma heeft beëindigd afsluiting.
- Overdracht van de gegevens, in de vorm van 2 tekstbestanden gemarkeerd door dag - en tijd-stempel van het experiment, naar een USB-stick.
Resultaten
Een eerste experiment met de honingraat paradigma aangetoond dat mensen elementaire tekenen van stroomden gedrag toonde, zoals het zoeken van de nabijheid van anderen, zonder beloond17. Daarna, we de kwestie van de individuele mens gedragsgestoorde coördinatie te bereiken hetzelfde fysieke doel/doel ook onderzocht door Boos et al. kan zijn 1, niet alleen op de aspecifieke stroomden gedrag, maar ook de groep coördinatie en leiderschap gedrag. Met de hierboven beschreven experiment gedefinieerde parameters, doel zeshoek locaties zijn gedefinieerd, en een monetaire beloning optie werd gebruikt om gedeelde doelstellingen op basis van gedeelde prikkels, evenals de motivatie naar samenhang van de groep onderzoeken. Motivatie om de samenhang van de groep werd versterkt door een extra beloning op basis van hoeveel andere deelnemers belandde in de zeshoek voor hetzelfde doel. Binnen elk van de 40 groepen van tien personen, twee subgroepen (een minderheidsgroep bestaat uit twee willekeurig geselecteerde personen en een groep van de meerderheid bestaat uit de resterende acht) ontstonden doordat de volgende niveaus van informatie. De leden van de groep twee minderheid werden geïnformeerd over de locatie van een twee-euro-prijs zeshoek en vijf 1-euro-prijs zeshoeken (Figuur 9, links). De acht leden van de groep van de meerderheid werden niet geïnformeerd over de zeshoek 2 euro prijs en in plaats daarvan werden getoond van de locaties van zes even beloonde een-euro doel zeshoeken (Figuur 9, rechts). Geen van de deelnemers gehoord dat er verschillende subgroepen zijn.
We ontwierpen onze studie vragen volgens Couzin et al.' s23 computer simulatiemodel. Omdat de enige informatie die wordt uitgewisseld tussen de spelers waren hun capaciteiten te zien van het verkeer van andere spelers, wij wilde zien (i) als deze informatie was voldoende voor de hoogte/hogere beloonde minderheidsgroep te coördineren van de bewegingen van de onwetend/lager beloond meerderheid groep, en zo ja, (ii) hoe de dubbele prijs doel geïnformeerde minderheidsgroep zou/de onwetende meerderheid kan leiden tot hun doel van het twee-euro-zeshoek. Zoals eerder gezegd, we beperkt deze studie-ontwerpen uit naar twee fundamentele parameters van het zwermen gedrag, 1) uitlijning (leden van de groep op weg naar een doel-zeshoek) en 2) samenhang (groepsleden neiging richting bewegen als groep). Geef voor de parameter uitlijning instellen wij de zes doel zeshoeken die verleend een monetaire uitbetaling. Voor de parameter samenhang (dat wil zeggen, zet keuzes maken die zijn afgestemd op beweegt met collega deelnemers), we verleend deelnemers een beloning op basis van de hoeveelheid avatars aan het eind die in de dezelfde zeshoek als hun eigen werden.
De honingraat speelveld bevat 97 zeshoeken. Alle deelnemers avatars begon het spel samen in de honingraat de middelste zeshoek. Iedere speler kreeg een maximale 15 verplaatsen-telling. Alle waren beperkt om hun avatar (via een muisklik) alleen over een van de zes zijden van de zeshoek naar een aangrenzende zesvlak. Het duel eindigde toen elke avatar op het veld van een uitbetaling of wanneer iedere speler volledig gebruikten hun 15 verplaatsen-telling.
Een factor van extra experiment werd uitgevoerd om een derde studie-vraag te beantwoorden: (iii) of perceptie straal (global vs. lokale toestand) van de andere deelnemers verkeer coördinatie beïnvloedt. De perceptie van de helft van de 40 groepen van tien-persoon was beperkt op een willekeurige basis, wat betekende dat twintig groepen (lokale voorwaarde) de beweging van alleen die avatars grenzend aan hun avatar kunnen waarnemen. De overige twintig 10-persoons groepen (global voorwaarde) kunnen alle deelnemers avatar locaties en bewegingen waarnemen.
Op antwoord vraag (ii) [die kenmerken van de beweging van de minderheden hebben geleid tot meer succes (met succes het bereiken van een doel-veld als een fractie en dus grotere monetaire beloning)], we gedefinieerd en geanalyseerd verschillende verkeer gedrag met inbegrip van de Verhuizer van de eerste, gedeelde verkeer paden/richtingen van de twee deelnemers van de minderheid, de pad lengtes, de gemiddelde tijd tussen bewegingen, initiële-move volgorde tussen deelnemers, Big Five persoonlijkheidskenmerken (extraversie, openheid, enz.) en computervaardigheden. De statistische procedure, een eindige mengsel model met twee binomials, en gedetailleerde resultaten worden gepubliceerd in Boos et al. 1.
Onze studie aangetoond dat in een groep van mensen, toegewezen avatars in een 2D honingraat spelen veld (verplaatsen volgens de hierboven beschreven parameters en voorwaarden), 20% van hen (de 2-persoons minderheidsgroep) uitsluitend gebaseerd op hun bewegingen kan met succes leiden de overige 80%, zelfs wanneer hun perceptie beperkt tot uitsluitend aangrenzende avatars op het speelveld was. Hier, heeft succesvol leiderschap van deze 2-persoons minderheid groep deelnemers die hun collega deelnemers vergelijkbare eerste maatregelen en dat deze 2-persoons minderheid deelnemers moesten eerst te maken een eerste zet1 (Video 2). Voor gedetailleerde parameters van deze groep verkeer gedrag, Zie tabel 2. Een diepgaande analyse van de groep dispersie na verloop van tijd wordt gegeven in Figuur 10. Wij vonden ook, verrassend, dat persoonlijkheid variabelen, noch computervaardigheden onder de deelnemers van deze minderheid een cruciale rol gespeeld in hun succes.
Figuur 1: speelveld van de computer-based multi-agent spel honingraat. Visuele voorstelling van menselijke spelers als avatars (zwarte puntjes) op een zeshoek virtuele speelveld. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2: lokale VS. Globale vooruitzichten. Deelnemers met lokale vooruitzichten zien alleen andere spelers avatars binnen hun visuele bereik. De gemarkeerde speler (rood) is in dit geval alleen kunnen zien 4 van 9 mede spelers. Een mondiaal perspectief, zou als geconfigureerd, zorgen voor zichtbaarheid van alle mede spelers. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 3: monetaire stimulansen. Deze afbeelding ziet u hoe monetaire stimulansen kan worden uitgevoerd binnen de honingraat-spel. Avatars gemarkeerd als grijs zijn buiten de straal van de lokale perceptie en dus onzichtbaar zijn voor de betreffende speler. Er staan twee verschillende standpunten. (a) op de hoogte van de speler: deze speler is begiftigd met een hoger-beloond doel veld, dat is gemarkeerd als "€€", (b) slecht geïnformeerde speler: deze speler wordt geleverd met zes even lager-beloond doel velden, die worden aangeduid als "€". Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 4: deelgroep avatar experiment. In dit scenario zijn twee subgroepen gemaakt door de deelnemers avatars als blauwe en gele kleuren. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 5: interne VS. gezamenlijke spel. Deze afbeelding ziet u twee verschillende instellingen vanuit één speler oogpunt, vergelijkbaar met Belz et al. 17 (1a/b) enkel spel: mede spelers zijn onzichtbaar en niet kan worden gevonden op de zeshoek virtuele speelveld, (2a/b) joint spel: mede spelers zichtbaar zijn, zolang ze binnen de straal van de lokale perceptie van andere spelers blijven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 6: Server en client configuratie. Tien tot twaalf laptops (klanten C1 t/m C12) moeten worden georganiseerd in de nabijheid van (en verbonden met) de servercomputer. Het gebruik van partities omkadering van elke deelnemer werkstation (aangegeven als dikke lijnen) verbiedt visuele communicatie met anderen buiten de virtuele omgeving. Gebruik van LAN-kabels in plaats van WLAN wordt aanbevolen vanwege minder latentie en meer betrouwbare gegevensdoorvoer. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 7: contextuele setting. Communicatie (zintuiglijke, visuele, auditieve) tussen deelnemers is beperkt als gevolg van het gebruik van scheidingswanden en oordoppen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 8: grafische interface op de server. Voor elke client verbinding heeft gemaakt is er een lijn weergegeven: het IP- en andere gegevens (bijvoorbeeld het aantal bewegingen, positie, te betalen aan elke speler bedrag). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 9: succesvol leiderschap. Op de linker kant, de schermafdruk toont een geïnformeerde speler naderen van een monetaire doel veld (Zie ook Figuur 4), vijf andere spelers met succes te leiden naar zijn/haar doel-veld. Aan de rechterkant, heeft een slecht geïnformeerde speler zijn/haar mede spelers uit het oog verloren. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 10: diepgaande analyse van ruimtelijke spreiding over speeltijd (groep 44). Afstand tussen groepsleden na verloop van tijd voor de hele groep (gemiddelde van de groep), vergeleken met zowel spelers die werden geïnformeerd over de locatie van het hoger-beloond €€ doel-veld (1 op de hoogte, op de hoogte 2), en acht onwetend spelers ( betekenen Onwetende). Tegen het einde van het spel, had een slecht geïnformeerde speler verloren van de groep en kwam op een € doel-veld (geïsoleerde speler). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Video 1: voorbeeld van collectieve beweging vanuit het perspectief van een slecht geïnformeerde speler (groep 44). Gelieve Klik hier om deze video te bekijken. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden.)
Video 2: voorbeeld van collectieve beweging van de vooruitzichten van de twee op de hoogte spelers in hetzelfde spel als Video 1 (groep 44) . Gelieve Klik hier om deze video te bekijken. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden.)
| GNR | tijd | PID | S1 | S2 | ||
| ... | ||||||
| 5 | 14:56:42, 281 | 5 | 2 | 2 | ||
| 5 | 14:56:42, 500 | 2 | 3 | 5 | ||
| ... | ||||||
| 5 | 14:56:44, 593 | 0 | 3 | 6 | NNug = 2 | not_moved |
| 5 | 14:56:44, 578 | 3 | 2 | 2 | ||
| 5 | 14:56:44, 796 | 7 | 3 | 3 | ||
| 5 | 14:56:45, 125 | 6 | -5 | -3 | ||
| 5 | 14:56:46, 109 | 1 | 2 | 2 | ||
| 5 | 14:56:46, 281 | 5 | 2 | 2 | not_moved | |
| 5 | 14:56:46, 765 | 3 | 3 | 3 | ||
| 5 | 14:56:47, 531 | 4 | 2 | 3 | not_moved | |
| 5 | 14:56:48, 187 | 9 | 3 | 6 | NNug = 2 | not_moved |
| 5 | 14:56:48, 625 | 2 | 3 | 6 | NNug = 2 | not_moved |
| 5 | 14:56:48, 625 | 8 | 3 | 2 | not_moved | |
| 5 | 14:56:48, 640 | 6 | -6 | -3 | NNug = 1 | |
| 5 | 14:56:48, 640 | 4 | 3 | 4 | ||
| 5 | 14:56:48, 953 | 7 | 3 | 3 | not_moved | |
| 5 | 14:56:49, 390 | 5 | 3 | 3 | ||
| ... | ||||||
| 5 | 14:56:52, 671 | 4 | 3 | 4 | not_moved | |
| 5 | 14:56:52, 687 | 6 | -6 | -3 | NNug = 1 | not_moved |
Tabel 1: Gegevensindeling. Elke deelnemer beweegt en bijbehorende tijdstempels op de zeshoek virtuele speelveld worden geregistreerd als zeshoekige coördinaten in afzonderlijke rijen, waardoor het gebruik van hiërarchische/gemengd modellering. De tabel is een uittreksel van de dataset gegenereerd door een groep bestaande uit 10 spelers (groep 44).
| Groep 44 (voorbeeld) | ∑ Beweegt | Rang van 1st verplaatsen | Latency | Uitbetaling | Laatste afstand | Afstand €€-veld | Tijd | % van veld onderzocht |
| (a) afzonderlijke niveau variabelen | ||||||||
| Speler ID01 | 6 | 1 | 1,73 | 18 | 0,67 | 0 | - | - |
| Speler ID1 | 6 | 10 | 3,74 | 9 | 0,67 | 0 | - | - |
| Speler ID2 | 6 | 3 | 2,19 | 9 | 0,67 | 0 | - | - |
| Player ID3 | 7 | 9 | 2,68 | 9 | 0,67 | 0 | - | - |
| Speler ID4 | 6 | 7 | 4,38 | 9 | 0,67 | 0 | - | - |
| Speler ID5 | 9 | 8 | 3,98 | 9 | 0,67 | 0 | - | - |
| Speler ID6 | 12 | 5 | 2,70 | 1 | 6,00 | 6 | - | - |
| Speler ID71 | 6 | 6 | 4,96 | 18 | 0,67 | 0 | - | - |
| Speler ID8 | 9 | 4 | 4,03 | 9 | 0,67 | 0 | - | - |
| Speler ID9 | 6 | 2 | 2,45 | 9 | 0,67 | 0 | - | - |
| (b) groep niveau variabelen | ||||||||
| Onwetend | 7,63 | 5,88 | 3,27 | 8 | 1,33 | 0,75 | - | - |
| Op de hoogte | 6,00 | 4,00 | 3,35 | 18 | 0,67 | 0,00 | - | - |
| Hele groep | 7,30 | - | 3,28 | 10 | 1,20 | 0,60 | 39,02 | 27,84 |
Tabel 2: gedetailleerde resultaten van groep gedrag bewegingsanalyse (groep 44). Resultaten worden (a) voor het individuele niveau, en (b) voor het groepeerniveau weergegeven. Op het groepeerniveau werden middelen berekend voor de onwetende meerderheid (acht spelers), op de hoogte minderheid (twee spelers) en de hele groep (10 spelers). 1 Spelers met id's 0 en 7 werden willekeurig gekozen om te worden geïnformeerd over de locatie van het veld-hoger-beloond €€ doel; ∑ Beweegt = totaal aantal bewegingen; Rangschikking van 1stverplaatsen = rang voor de 1st move in relatie tot de andere spelers; Latency = gemiddelde beweging latency tussen twee stappen in sec.; Uitbetaling = individuele beloning na afloop van het spel in €; Definitieve afstand = gemiddelde afstand van elke speler aan alle overgebleven spelers door het einde van het spel; Afstand tot €€-veld = afstand tot het €€ doel-gebied tegen het einde van het spel; Tijd = totale duur van het spel in sec.; % van velden onderzocht = percentage van het totale veld (97 zeshoeken) onderzocht door de groep. Zie ook Figuur 10 voor een diepgaande analyse van de groep dispersie mettertijd gaming Video 1 en Video 2 voor de collectieve beweging van de groep, en tabel 1 voor een uittreksel van de gegevens van de beweging.
Discussie
Een fundamentele vraag in het gebruik van meerdere clients virtuele omgevingen als een onderzoek paradigma te onderzoeken menselijk collectieve gedrag is of de resultaten op werkelijke scenario's van toepassing zijn. Met andere woorden, de methodologische aanpak resultaten met voldoende ecologische of externe geldigheid? Menselijke deelnemers vertegenwoordigen als avatars in een virtueel speelveld en laten verplaatsen via -muisklikken vermindert sociale signalen. Bovendien houden van communicatie tot een minimum kunt onderzoekers om te onderzoeken welke stilzwijgende gedragsmatige signalen worden overgebracht onder mensen die menselijke groep coördinatie en leiderschap gedrag kunnen beïnvloeden en onder welke milieu affordance (bv redding, concurrentie, evacuatie) deze gedragingen worden beïnvloed door meer en in welke mate. Zolang er strikte naleving van de twee vooraf testende fasen in het protocol en de testprocedures is, garandeert deze reductionistische aanpak interne validiteit. Om de overdracht van resultaten aan "echte" groep en menigte dynamiek, de experimentele fasen van setup en test kunnen geleidelijk worden gewijzigd om meer complex (bijvoorbeeld wat extra communicatie dan louter doorgeven/lezing verkeer mogelijk maakt gedrag, het toevoegen van informatie over individuele kenmerken semantisch ingebed in verschillende scenario's van levensechte, etc.) en beschreven in de instructies lezen op het scherm door de deelnemers voordat het spel begint.
Om de kwestie van de externe validiteit, kan het speelveld van de zeshoek [aanvankelijk gekozen op de standaardisering van de bewegingen van de speler naar gestandaardiseerde, tweedimensionale zeshoekige coördinaten als gevolg van (vooraf geteste) bruikbaarheid en vermindering van verstorende factoren] worden gevarieerd. Een tweedimensionaal raster met vrije keuze in staat zou stellen spelers om meer continue en complexe gegevens van beweging te maken. Een driedimensionale omgeving gecreëerd door eenheid - of Unreal-Engine, kan bijvoorbeeld ook de ecologische/externe geldigheid vergroten. Met elke stap in de richting lessoning de beperking van verkeer, is echter een probleem ontstaat. Met de stijgende complexiteit van vrijheid-van-beweging in het gesimuleerde scenario, de invloed van verstorende factoren (bijvoorbeeld interpersoonlijke verschillen zoals computerervaring, vertrouwdheid met ruimtelijke oriëntatie in drie-dimensionale games) toeneemt, wat tot leiden kunnen vertekende resultaten en interne validiteit te verminderen.
Het voordeel van de methode beschreven in de honingraat-protocol is dat het kan worden gecombineerd met de simulatie computermodellen en als een paradigma gebruikt empirisch testen als collectieve patronen gevonden in de computersimulaties ook voor gedrag in groepen van mensen houdt. Ter verhoging van de externe geldigheid van dergelijke proeven, moeten deelnemers vragen in de vragenlijst na de test fase als ze voldoende voelde en menselijkerwijs vertegenwoordigd door hun avatars en of ze konden hun mede spelers als menselijke acteurs waarnemen. Het protocol geeft de fysieke aanwezigheid van de mede spelers zitten in werkstations naast elkaar (hoewel de parameters van de netwerkprotocollen beletsel voor sensorische auditieve of visuele communicatie) teneinde deze gevoelens van menselijke belichaming.
Kortom, de methoden toegepast door de honingraat-aanpak in het protocol van de voortest test en na de test fasen bieden een nieuwe paradigma om te onderzoeken van de basismechanismen van collectieve verschijnselen zoals de coördinatie van de groep, leiderschap, en binnen de groep differentiatien. De belangrijkste beperking van de methode is haar kwetsbaarheid voor menselijke fouten door de recruiters, vooral als ze niet streng genoeg zijn om ervoor te zorgen zijn dat deelnemers niet met elkaar tijdens de pre en test fases communiceren.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit onderzoek werd gefinancierd door het Duitse initiatief of Excellence (institutionele strategie: https://www.uni-goettingen.de/en/32632.html). Wij danken Margarita Neff-Heinrich voor haar Engelse proeflezen.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Notebooks | |||
| Schermen tussen werkstations | |||
| Gehoorbescherming | |||
| Apparatuur voor LAN-installatie |
Referenties
- Boos, M., Pritz, J., Lange, S., Belz, M. Leadership in Moving Human Groups. PLoS Computational Biology. 10 (4), e1003541(2014).
- Moussaid, M., Garnier, S., Theraulaz, G., Helbing, D. Collective information processing and pattern formation in swarms, flocks, and crowds. Topics in Cognitive Science. 1 (3), 469-497 (2009).
- Sumpter, D. J. T. Collective Animal Behavior. , Princeton University Press. Princeton. (2010).
- Krause, J., et al. Fish shoal composition: mechanisms and constraints. Proceedings - Royal Society. Biological Sciences. 267 (1456), 2011-2017 (2000).
- Camazine, S., et al. Self-Organization in Biological Systems. , Princeton University Press. Princeton. (2003).
- King, A. J., Sueur, C., Huchard, E., Cowlishaw, G. A rule-of-thumb based on social affiliation explains collective movements in desert baboons. Animal Behavior. 82 (6), 1337-1345 (2011).
- Fischer, J., Zinner, D. Communication and cognition in primate group movement. International Journal of Primatology. 32 (6), 1279-1295 (2011).
- Couzin, I. D., Krause, J. Self-organization and collective behavior in vertebrates. Advances in the Study of Behavior. 32, 1-75 (2003).
- Katz, Y., Tunstrøm, K., Ioannou, C. C., Huepe, C., Couzin, I. D. Inferring the structure and dynamics of interactions in schooling fish. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (46), 18720-18725 (2011).
- Guy, S. J., Curtis, S., Lin, M. C., Manocha, D. Least-effort trajectories lead to emergent crowd behaviors. Physical Review E: Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 85 (1), 016110(2012).
- Shao, W., Terzopoulos, D. Autonomous pedestrians. Proceedings of the 2005 ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation. , (2005).
- Reynolds, C. W. Flocks, herds and schools: A distributed behavioral model. Seminal Graphics. , ACM. 273-282 (1987).
- Pelechano, N., Allbeck, J. M., Badler, N. I. Controlling individual agents in high-density crowd simulation. Proceedings of the 2007 ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation. , 99-108 (2007).
- Helbing, D., Molnár, P., Farkas, I. J., Bolay, K. Self-organizing pedestrian movement. Environment and Planning B: Planning and Design. 28 (3), 361-383 (2001).
- Dyer, J. R. G., Johansson, A., Helbing, D., Couzin, I. D., Krause, J. Leadership, consensus decision making and collective behavior in humans. Philosophical Transactions - Royal Society. Biological Sciences. 364 (1518), 781-789 (2009).
- Moussaid, M., Schinazi, V. R., Kapadia, M., Thrash, T. Virtual Sensing and Virtual Reality: How New Technologies can Boost Research on Crowd Dynamics. Frontiers in Robotics and AI. , (2018).
- Belz, M., Pyritz, L. W., Boos, M. Spontaneous flocking in human groups. Behavioral Processes. 92, 6-14 (2013).
- Boos, M., Franiel, X., Belz, M. Competition in human groups - Impact on group cohesion, perceived stress and outcome satisfaction. Behavioral Processes. 120, 64-68 (2015).
- Boos, M., Li, W., Pritz, J. Patterns of Group Movement on a Virtual Playfield: Empirical and Simulation Approaches. Social Network Analysis: Interdisciplinary Approaches and Case Studies. Fu, X., Luo, J. -D., Boos, M. , 197-223 (2017).
- Dyer, J. R. G., et al. Consensus decision making in human crowds. Animal Behavior. 75 (2), 461-470 (2008).
- Faria, J. J., Dyer, J. R. G., Tosh, C. R., Krause, J. Leadership and social information use in human crowds. Animal Behavior. 79 (4), 895-901 (2010).
- Conradt, L. Models in animal collective decision-making: information uncertainty and conflicting preferences. Interface Focus. 2 (2), 226-240 (2011).
- Couzin, I. D., Krause, J., Franks, N. R., Levin, S. A. Effective leadership and decision-making in animal groups on the move. Nature. 433, 513-516 (2005).
Herprints en machtigingen
