Ученые из Сколтеха разработали модель оценки риска заражения вирусом при посещении супермаркета. Авторы опубликованной в журнале PLOS One модели считают, что она поможет сформулировать научно обоснованные правила безопасного поведения в магазинах в условиях пандемии.
В работе приняли участие вице-президент Сколтеха в области искусственного интеллекта и математического моделирования, профессор Максим Федоров и научная группа директора Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных (CDISE), профессора Николая Бриллиантова.
Представленная в исследовании модель включает несколько компонент. Так, взаимодействие передвигающихся покупателей друг с другом и с препятствиями описывается на основе модели социальных сил. Она известна тем, что реалистично воспроизводит формирование очередей и заторов в стесненных пространствах, например поведение людей на лестницах и при эвакуации из здания. Подход основан на вычислении нескольких «сил» (см. иллюстрацию), каждая из которых соответствует склонности человека двигаться тем или иным образом — например, поддерживать комфортную скорость, приближаться к цели или избегать препятствий.
Кроме того, учитывается стратегия покупателей и пространственная организация торгового зала. Известно, что для разных общественных мест — маленьких магазинов, супермаркетов, кафе — характерны разные сценарии поведения посетителей. Опираясь на характерные именно для супермаркетов сценарии поведения, исследователи также рассматривают несколько вариантов планировки торгового зала. Они отличаются количеством «перекрестков» и шириной узких мест. Наконец, предложена модель передачи инфекции, основанная на процессах переноса инфицирующей субстанции – капель аэрозоля, содержащих вирус.
Исследователи провели на базе своей модели многопараметрическое численное моделирование, оценив риск заражения в зависимости от ряда факторов. В их числе количество (средняя плотность) посетителей, соблюдаемая или не соблюдаемая ими социальная дистанция, сценарии поведения, использование масок и геометрия торгового пространства. Выяснилось, что на уровень заражения в первую очередь влияет социальная дистанция, в то время как планировка супермаркета и стратегия совершения покупок не оказали на него существенного влияния.
Ученые также пришли к любопытному выводу, что увеличение плотности покупателей лишь незначительно повышает эффективность продаж. Соответственно, максимальное наполнение магазина посетителями нецелесообразно не только из-за риска заражения, но и с экономической точки зрения.
«Рабочую версию разработанной модели мы сделали публично доступной. Ее можно использовать для оценки влияния различных факторов на риск заражения. Например, можно оптимизировать работу магазина в условиях пандемии за счет регулирования потока покупателей, изменения расположения товарных полок и геометрии торгового пространства. Хотя в рассмотренных нами планировках супермаркета существенного влияния геометрии пространства на распространение инфекции не наблюдалось, такое влияние нельзя исключить в других случаях», – уточнил Алексей Цуканов, один из авторов исследования.
Иллюстрация: воздействующие на отдельно взятого посетителя магазина социальные силы (слева) и участок модели супермаркета (справа)
*****
Сколтех – негосударственный международный университет. Созданный в 2011 году в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом (MIT), Сколтех готовит новое поколение лидеров в области науки, технологий и бизнеса, проводит исследования в прорывных областях и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром. Сколтех развивает шесть приоритетов: наука о данных и искусственный интеллект, науки о жизни и здоровье, современные методы проектирования и перспективные материалы, энергоэффективность, фотоника и квантовые технологии, перспективные исследования. Усилия Сколтеха призваны способствовать укреплению технологического превосходства России в приоритетных направлениях.
