WO2011012384A1

WO2011012384A1 - Vorrichtung und verfahren zur berücksichtigung zufälliger entscheidungen bei einer modellierung und simulation von teilchenströmen

Info

Publication number: WO2011012384A1
Application number: PCT/EP2010/059075
Authority: WO
Inventors: Wolfram Klein; Gerta KÖSTER
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2011-02-03

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von mittels einer ersten Erfassungseinrichtung (1) erfassten Bewegungen von Teilchen (3) auf einem räumlichen Gebiet der Vorrichtung, wobei das Gebiet mit einem Zellgitter (5) überzogen ist und jede Zelle verschiedene Belegungs- und Gesamtpotenzialzustände einnehmen kann, die mittels einer Rechnereinrichtung (9) und einer Ansteuereinrichtung (7) eingestellt und im Zeitverlauf aktualisiert werden, und Teilchen (3) ausgehend von einer jeweiligen Startzelle (S) jeweils von einer Zelle in eine Nachbarzelle mit einem geringeren Gesamtpotenzial wechseln. Es ist Aufgabe eine möglichst gute Abbildung der Phänomene in Objektmassen, insbesondere Menschenmassen, auf der Grundlage von erfassten Menschenmassendaten zur Steuerung von Menschenmassen bereit zu stellen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Variation einer Geschwindigkeit eines Teilchens (3), eine Zielwahl eines Teilchens (3), ein Verweilen und/oder ein Umherirren an Zwischenzielen und/oder ein Platztausch sich gegenseitig blockierender Teilchen (3) zufällig erfolgt, wobei ein derartiges zufälliges Verhalten jeweils gezielt mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) aktiviert wird. Auf diese Weise können spontane Verhaltensweisen insbesondere von Menschen berücksichtigt werden.

Description

Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zur Berücksichtigung zufälliger Entscheidungen bei einer Modellierung und Simulation von Teilchenströmen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen des Hauptanspruchs und des Nebenanspruchs .

Überall wo insbesondere Personen gehäuft auftreten, entstehen massentypische Phänomene. Einige dieser Phänomene gefährden die Sicherheit für Leib und Leben, etwa wenn bei einer Massenveranstaltung eine Panik ausbricht. Weitere Phänomene be- dürfen geeigneter Lenkungsmaßnahmen, um Abläufe effizient zu gestalten .

Personenstromsimulatoren imitieren das Verhalten einer großen Anzahl von Menschen an unterschiedlichen Veranstaltungsorten, beispielsweise beim Oktoberfest, für insbesondere statistische Zwecke und um die Sicherheit vor Ort zu verbessern. Ein Ziel hierbei ist beispielweise die Identifikation kritischer Massen mit Hilfe der Simulation, das heißt, die Identifikation von Gefahren durch Ballungen von Menschen und kritischen Menschenströmen sowie eine Prognose über deren zeitlichen Verlauf, um angemessene Maßnahmen einleiten zu können.

Ein Personenstromsimulator berechnet die zeitlich und räumlich gesehen nächste Position einer Person anhand von mathe- matischen Verfahren und damit anhand von festen Vorschriften, die menschliche Verhaltensmuster nachahmen sollen. Es werden verschiedene Modelle aus dem Bereich der Mikro- bzw. Makromodellierung verwendet, und zwar Verfahren basierend auf partiellen Differenzialgleichungen bis hin zu Verfahren basie- rend auf zellulären Automaten.

Gemäß dem Stand der Technik liegen bereits diese Ansätze vor, um insbesondere Personenströme zu simulieren. Diese herkömm- liehen Ansätze weisen jedoch Mängel auf, die eine akkurate Abbildung vom Massenphänomen und damit die Nutzbarkeit von Simulationsergebnissen einschränken . Ein häufig gewählter Ansatz von Personenstromsimulation sind Verfahren basierend auf zellulären Zustandsautomaten [1] . Hierbei wird ein Gebiet, beispielsweise ein Straßenzug, mit einem Zellgitter überzogen. Beispielsweise werden hexagonale Gitter ausgewählt. Quadratische Zellen sind ebenso gebräuch- lieh. Jede Zelle kann verschiedene Zustände einnehmen, etwa gefüllt und zwar mit einem Hindernis, oder besetzt durch eine Person, oder leer. Derartige Zustände werden über Regelsätze oder Automaten im Zeitverlauf aktualisiert. Zellen können ebenso Ziele enthalten, auf die Personen zustreben. Zellen können ebenso Quellen enthalten, wo Personen im Modell erzeugt werden. Folgende Untermodelle und ihre Interaktion beinhalten die Kernideen dieses Automaten:

- Ein Zielmodell legt fest, wie sich Objekte, Personen auf ein Ziel zu bewegen.

- Ein Modell zu Objekt- oder Personenbewegung legt fest, wie sich Objekte/Personen untereinander verhalten.

- Ein Hindernismodell definiert, wie sich Objekte, Personen und Hindernisse bewegen.

Bewährt ist hierbei nun ein Ansatz, der bekannte Mechanismen aus der Physik der Elektronik nachahmt. In der mathematischen Formulierung wird dies über Potenzialfelder realisiert. Ziele ziehen Teilchen, die Personen darstellen können, an, wie eine positive Ladung Elektronen anzieht. Die Stärke des Potenzialfeldes wird beim Stand der Technik [1] bestimmt als Funktion des euklidischen Abstands der Person/des Objekts vom Ziel. Für diesen Ansatz ist eine freie Sicht notwendig, damit Personen nicht an Hindernissen hängen bleiben. Alternativ wird gemäß dem Stand der Technik deshalb ein Flutungsalgorithmus eingesetzt, bei dem die Anzahl der zurück zu legenden Zellen um Hindernisse herum ausgehend vom Ziel zur Person ge- zählt wird. Das Potential wird als Funktion der Anzahl der Zellen zwischen Ziel und Person bestimmt.

Teilchen oder Objekte stoßen sich gegenseitig ab, wie Elekt- ronen sich untereinander abstoßen. Die Stärke des Potenzialfeldes wird herkömmlicher Weise bestimmt als Funktion des euklidischen Abstands der Personen/der Objekte untereinander.

Hindernisse stoßen Objekte/Personen ab, wie eine negative La- düng Elektronen abstößt. Die Stärke des Potenzialfeldes wird herkömmlicher Weise bestimmt als Funktion des euklidischen Abstandes der Person/des Objekts vom Hindernis.

In der Realität halten sich Personen aber nicht streng an feste Regeln oder Muster. Sie weichen immer wieder auf ihren Wegen spontan davon ab, wenn sie beispielsweise spazieren gehen, zur Bahn müssen oder einkaufen gehen. Das heißt, ein entsprechender Simulator muss dieses menschliche Verhalten berücksichtigen, von seinen festen Regeln abweichen und den Zufall bei seinen Abarbeitungsschemata berücksichtigen.

Rein deterministisches-logisches-Verhalten ist also nicht unbedingt menschlich. In die Wegentscheidung eines Individuums gehen von Modellen nicht erfasste, und oft nicht erfassbare, Aspekte ein, wie ein kultureller oder sozialer Hintergrund, eine Tageslaune, das Wetter usw.

[1] beschreibt bei der Verwendung von zellulären Automaten, wenn eine Person sich im nächsten Zeitschritt die benachbarte Nachfolgezelle mit dem minimalen Potenzial aussucht. Dies bedeutet anschaulich, dass die Fußgänger den steilsten Abstieg des Potenzials folgen, wobei bei gleichberechtigten Zellen der Zufall entscheidet [1] . Das heißt [1] verwendet eine Zufallskomponente, um eine durch die festen Regeln nicht abge- deckte Entscheidung zu fällen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Simulation von sich auf einem Gebiet bewegenden Personenströmen beruhend auf zellulären Zustandsautomaten derart zu verbessern, dass die Simulation die Personen- oder Objektströme möglichst realistisch abbildet. Es soll sich ein deutlich verbessertes Gesamtverhalten von Per- sonenströmen ergeben, also ein korrektes Abbild tatsächlichen Verhaltens. Es soll eine möglichst gute Abbildung der Phänomene von Personenmassen oder Menschenmassen erfolgen. Insbesondere soll das menschliche Verhalten korrekt abgebildet werden, wo dieses Verhalten einen gesamten Menschenstrom be- einflusst. Es sollen reale Objekt- oder Personenbewegungen zur Initialisierung einer Simulation erfasst werden. Entsprechend einer sofortigen Auswertung der Simulation sollen Steuerimpulse zu einer Leitzentrale übertragen werden, wobei diese beispielsweise Gebäudeelemente zur Beeinflussung der rea- len Objekt- oder Personenbewegungen steuert. Auf diese Weise sollen mögliche Gefahrensituationen erkannt und präventiv Gegenmaßnahmen durchgeführt werden.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Die vorliegende Erfindung betrifft Teilchenströme allgemein. Derartige Teilchen können Personen sein. Alternativ können Teilchen, Automobile oder sogar Tiere sein.

Es wird berücksichtigt, dass rein deterministisches Verhalten von Personen nicht unbedingt realistisch ist. Beispielsweise gehen in die Wegentscheidung einer Person viele in einem Modell nicht erfasste Aspekte ein, wie beispielsweise kulturel- ler oder sozialer Hintergrund, die Tageslaune oder das Wetter. Diese für das deterministische Modell unsicheren Faktoren lassen sich indirekt doch modellieren, in dem man das Verhalten zufälligen Schwankungen unterwirft also stochasti- sche Störungen einführt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden zufällige Elemente gezielt eingesetzt, um ein verbessertes, dem realen Verhalten besser entsprechendes simuliertes Personenverhalten zu erreichen. Gemäß einem ersten und einem zweiten Aspekt werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von mittels einer ersten Erfassungseinrichtung erfassten Bewegungen von Teilchen auf einem räumlichen Gebiet der Vorrichtung bereitge- stellt, wobei das Gebiet mit einem Zellgitter überzogen ist und jede Zelle verschiedene Belegungs- und Gesamtpotenzialzu- stände einnehmen kann, die mittels einer Rechnereinrichtung und einer Ansteuereinrichtung eingestellt und im Zeitverlauf aktualisiert werden, wobei jeder Zelle ein Zielpotenzial zu- geordnet ist, das festlegt wie Teilchen von einem Ziel angezogen werden, und ein Hindernispotenzial zugeordnet ist, das festlegt wie Teilchen von einem Hindernis abgestoßen werden, und wobei jedem Teilchen ein Teilchenpotenzial zugeordnet ist, wobei ein Gesamtpotenzial in einer Zelle sich aus den Werten des Zielpotenzials und des Hindernispotenzials in der Zelle und den Teilchenpotenzialen von mittels der ersten Erfassungseinrichtung erfassten Teilchen in Nachbarzellen der Zelle zusammensetzt, und Teilchen ausgehend von einer jeweiligen Startzelle jeweils von einer Zelle in eine Nachbarzelle mit einem geringsten Gesamtpotenzial wechseln. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgen eine Variation einer Geschwindigkeit eines Teilchens, eine Zielwahl eines Teilchens, ein Verweilen und/oder ein Umherirren an Zwischenzielen und/oder ein Platztausch sich gegenseitig blockierender Teilchen zu- fällig erfolgt, wobei ein derartiges zufälliges Verhalten jeweils gezielt mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung aktiviert wird.

Aktivieren meint insbesondere bereitstellen, schaffen, aus- bilden oder erzeugen eines Verhaltens.

Die Erfindung fokussiert auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Generierung von Strömen von Teilchen. Diese Vorrichtung und dieses Verfahren werden allgemein für Teilchenströme angewendet. Die Erfindung betrifft Teilchenströme von beliebigen beweglichen Teilchen. Derartige Teilchen können beispielsweise Metall-Kugeln sein, die mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung ins Rollen oder zum An- halten gebracht werden können. Eine Ansteuereinrichtung kann beispielsweise jeweils einer Zelle zugeordnete Elektromagnete aufweisen. Diese Teilchen können beispielsweise Personen, Personen auf Fortbewegungsmitteln wie Fahrrädern oder Kraft- fahrzeugen, oder ebenso können diese Teilchen Tiere darstellen .

Eine Erfassungseinrichtung kann eine optische Erfassungseinrichtung beispielsweise eine Kamera sein.

Belegungszustände können sein: mit Teilchen, Hindernis, Ziel oder Quelle belegt oder frei davon.

Es wird ein herkömmliches Modell des Teilchenpotenzials mit einer Berücksichtigung der Bewegungsrichtung der Nachbarn kombiniert. Zusätzlich zum bestehenden herkömmlichen Teilchenpotenzialmodell Pot (O) , das die Abstoßungswirkung eines Teilchens darstellt, wird die Bewegungsrichtung der Nachbarn relativ zur Bewegungsrichtung des aktuell betrachteten Teil- chens berücksichtigt. Entgegenkommende Teilchen sollen mehr Widerstand bieten als Teilchen mit ähnlicher Bewegungsrichtung.

Die Erfindung behebt die im Stand der Technik beschriebenen Mängel. Eine Simulation von Objektströmen, insbesondere Personenströmen, wird durch die Erfindung wesentlich realistischer, das reale Verhalten insbesondere von Personenmassen kann besser abgebildet werden. Die Vorrichtung kann beispielsweise ebenso durch einen Rechner und das dazugehörige Modell nachgebildet werden. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere für eine Simulation von Personenströmen beispielsweise in Gebäuden. Ein festes Abarbeitungsschema der Simulation von Personenströmen basierend auf zellulären Automaten gibt vor, wie sich Personen mit einem festen Geschwindigkeitsschema anhand von Potenzialüberlegungen zu ihrer nächsten Zelle und damit ins- gesamt zu ihrem gewünschten Ziel bewegen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein derartiges Modell durch Einführung von Zufallselementen an mehreren besonders relevanten Stellen verbessert, und zwar durch:

Einführung einer zufälligen Variation der Objektgeschwindigkeit; Einführung von Zufallsentscheidungen bei einer Zielwahl; Einführen zufälligen Verweilens und/oder Umherirrens an Zwischenzielen; über ein Zufallsparameter gesteuerter Platz- tausch bei sich gegenseitig blockierenden Objekten. Alle zufälligen Prozesse können in beliebiger Kombination zueinander an- und abgeschaltet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Möglichkeit eines gemeinsamen An- und Abschaltens aller Zufallsprozesse im Simulator bereit gestellt, sowie das An- und Abschalten gezielter Zufallsprozesse.

Die vorliegende Erfindung sieht vor, alle Zufallsprozesse im Simulator gemeinsam an- und abzuschalten. Ebenso sollten einzelne Zufallsmechanismen gezielt ein- und ausschaltbar sein. Dies erlaubt eine strukturierte Beurteilung der einzelnen und der gesamten Zufallseffekte.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können durch den Einbau der erwähnten zufälligen Modelle Phänomene in Personenmengen, Personendichten und Ströme wesentlich realitätsnäher abgebildet werden. Das simulierte Verhalten entspricht dem menschlichen Verhalten wesentlich besser als gemäß dem Stand der Technik. Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Simulation und/oder mittels einer Leitzentrale erfolgenden Steuerung von Objektströmen, Personenströmen oder Tierbewegungen beansprucht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Wahl einer nächsten zu betretenen Zelle zufällig erfolgen und dieses zufällige Verhalten kann mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung gezielt aktiviert werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle die Nachbarzelle mit dem geringsten Potenzial lediglich mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 - p in die Nachbarzelle mit dem zweitgeringsten Potenzial mit einer Wahrscheinlichkeit von p mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung ausgewählt werden. Auf diese Weise wird ein vorteilhaftes Zufallselement bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle eingeführt. Eine Entscheidung von simulierten Objekten, insbesondere Per- sonen, zwischen zwei nach einem Flutungsalgorithmus gleich bewerteten nächsten Zellen ist ein idealer Ansatzpunkt für die Einführung eines zufälligen Elements. Die Person "würfelt" welche der gleich indizierten Zellen sie als nächste betritt. Die zufällige Wahl kann auch gut mit deterministi- sehen Verfahren kombiniert werden. Eine Entscheidungsregel lautet folgendermaßen: nimm bei der Wahl der nächsten Position der Person nicht immer diejenige Zelle mit dem minimalen Potenzial, sondern mit einer gewissen parametrisierten Wahrscheinlichkeit p auch die diejenige Zelle mit dem zweitbesten Potenzial und nur noch in 1 - p der Fälle die nach den deterministischen Regeln beste Zelle, die die Zelle mit minimalen Potenzial ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zu- fällige Verhalten bei der Wahl der nächsten zu betretenden

Zelle mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrich- tung aktiviert werden, wenn der Potenzialunterschied zwischen geringsten und zweitgeringsten Potenzial kleiner einem vorgegebenen Schwellenwert ist. Das heißt das Verfahren wird Ie- diglich dann verwendet, wenn die Potenzialunterschiede der besten und zweitbesten Zelle unter einem gewissen Schwellwert liegen . Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zufällige Verhalten bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung lediglich aktiviert sein, wenn ein Teilchen mindestens einen vorgegebenen Mindestabstand von einem Ziel entfernt ist. Das heißt ein Zufallsmodell wird lediglich aktiviert, wenn sich die Person bzw. das Teilchen "weit genug" vom Ziel entfernt ist. Ansonsten läuft das Teilchen zielgerichtet immer dem minimalen Potenzial hinterher. Dies berücksichtigt die Tatsache, dass die Zielgenauigkeit des menschlichen Laufverhaltens sich verbessert, je näher das Ziel liegt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zufällige Verhalten bei der Variation der Teilchengeschwindig- keit mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung derart festgelegt sein, dass ein Teilchen mit einer Wahrscheinlichkeit p seine Geschwindigkeit v um den Faktor q verändert. Eine simulierte Gehgeschwindigkeit von Personen genügt verschiedenen mathematischen Verfahren. Zum Teil wird einem Teilchen schon bei ihrer Generierung eine Wunschgeschwindigkeit mitgegeben, das dieses während der Simulation, das heißt, in jedem der diskreten Zeitschritte der Simulation, bei zu behalten versucht; zum Teil wird diese Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der aktuellen Teilchendichte um dieses Teilchen verringert, das Teilchen läuft also im Stau langsamer. In der Realität beobachtet man bei der Laufge- schwindigkeit einer Person jedoch Schwankungen, die zumindest aus Beobachtersicht spontan wirken. Diese spontanen Schwankungen werden in der Erfindung über einen zufälligen Prozess abgebildet. Ein Teilchen verändert mit einer Wahrscheinlichkeit p seine Geschwindigkeit v um den Faktor q:

Gleichung 1 :

v_neu =q*v_alt,qe[θ,q_max]

Gleichung 2 :

P(v =v_neu)=p;P(v=v_alt)=l-p,p_e[o,l] Das heißt, je nach Wahl des Parameters q erhöht oder verringert das Teilchen seine Wunschgeschwindigkeit. Im Extremfall bleibt das Teilchen abrupt stehen. Ob das Teilchen seinen Wunsch in die Tat umsetzen kann hängt jedoch auch von weite- ren Modellparametern ab, etwa ob der Weg frei ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Faktor q mittels der Rechnereinrichtung zufällig bestimmt werden. Bei der Bestimmung von q sollte berücksichtigt wer- den, dass die ursprüngliche Wunschgeschwindigkeit einer Person diese Person charakterisiert. So ist beispielsweise eine alte Person langsam, und eine junge Person schnell. Die ursprüngliche Wunschgeschwindigkeit einer Person sollte im Mittel eingehalten werden. Des Weiteren sind häufige abrupte Schwankungen im q unnatürlich.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Faktor q in Abhängigkeit von einer Teilchencharakteristik und/oder von einer Laufvergangenheit mittels der Rechnerein- richtung bestimmt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann q abhängig von Parametern wie einer Personencharakteristik und von einer Laufvergangenheit gestaltbar sein.

Je nach Typ des verwendeten Personenstromsimulators laufen Teilchen bis zum Erreichen ihres endgültigen Ziels auf einem simulativ vordefinierten Weg, der beispielsweise über Zwischenziele definiert ist. Teilchen x läuft zunächst zu Zwischenziel ZZl, danach zu ZZ2, zu ZZ3, ..., bis es am endgültigen Ziel angekommen ist. Dieses streng deterministische Ver- halten ist Stand der Technik und vernachlässigt die Tatsache, dass Menschen dazu neigen zumindest aus der Sicht des Beobachters spontan ihre Ziele anzupassen. Etwa, wenn eine Person auf dem Weg zum Ausgang eines Bahnhofs spontan einen Laden betritt. Die folgenden vorteilhaften Ausgestaltungen bilden dieses Phänomen über einen Zufallsprozess ab:

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rech- nereinrichtung und der Ansteuereinrichtung festgelegt sein, dass ein Teilchen mit einer Wahrscheinlichkeit p, anstelle eines ursprünglich geplanten Ziels, ein anderes aus einer Menge vordefinierter Ziele zufällig ausgewähltes Ziel wählt. Anstelle ihres ursprünglich geplanten Zieles läuft das Teilchen plötzlich, mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit, mitten in der Simulation, zu einem anderen Ziel, das dieses aus der Menge der vordefinierten Ziele zufällig ausgewählt hat. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung festgelegt sein, dass ein Teilchen mit einer Wahrscheinlichkeit p anstelle eines nächsten geplanten Zwischenziels ein übernächstes Zwi- schenziel wählt. Das heißt es erfolgt eine Änderung der Zwischenziele. Aus dessen vordefinierten Zwischenzielen bewegt sich das Teilchen plötzlich, mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit, erst zum übernächsten Zwischenziel, danach erst zum nächsten .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung festgelegt sein, dass ein Teilchen mit einer Wahrscheinlichkeit p anstelle ei- nes nächsten geplanten Zwischenziels wieder das vorhergehende Zwischenziel wählt. Das Teilchen bewegt sich mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zurück zum letzten Zwischenziel.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zu- fällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung festgelegt sein, dass ein Teilchen mit einer Wahrscheinlichkeit p das nächste geplante Zwischenziel überspringt. Es erfolgt eine Änderung der Zwischenziele, in dem ein Teilchen das nächste Zwischen- ziel überspringt, und zwar mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung festgelegt sein, dass ein Teilchen mit einer Wahrscheinlichkeit p anstelle ei- nes nächsten geplanten Zwischenziels ein beliebig anderes

Zwischenziel wählt. Anstelle des nächsten Zwischenziels sucht sich das Teilchen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit ein völlig anderes, insbesondere benachbartes, Zwischenziel, das das Teilchen dann ansteuert.

Je nach Typ des verwendeten Personenstromsimulators laufen Teilchen bis zum Erreichen ihrer endgültigen Ziele auf einem simulativ vordefinierten Weg, der beispielsweise über Zwischenziele definiert ist. Teilchen x läuft zunächst zu Zwi- schenziel ZWl, danach zu ZW2, zu ZW3, ..., bis es am endgültigen Ziel angekommen ist. Die weiteren Ausgestaltungen erweitern dieses Modell um zufälliges Verweilen an Zwischenzielen:

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zu- fällige Verhalten bei dem Verweilen an Zwischenzielen derart mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung festgelegt sein, dass ein Teilchen mit einer Wahrscheinlichkeit p an einem zufällig ausgewählten Zwischenziel mit einer zufällig ausgewählten Dauer verweilt. Anstelle des direkten Weiterlaufens zum nächsten Zwischenziel bleibt das Teilchen in diesem Ziel bzw. im Umfeld des Ziels eine gewisse Zeitlang stehen. Zeitdauer und Index des Zieles können zufällig mit einer Wahrscheinlichkeit gewählt werden. Es sollten Zwischen- zielwahlen und Verweildauern ebenso von weiteren Modellpara- metern gestaltbar sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein zufälliges Verhalten bei einem Zwischenziel derart mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung festgelegt sein, dass ein Teilchen nach Erreichen des Zwischenziels kurzfristig umherirrt, wobei anstelle von Originalwerten des nächsten Zielpotenzials, dieses in der näheren Umgebung des Zwischenziels mit zufälligen Werten belegt wird, sodass sich das Teilchen dadurch in eine zufällige Richtung weiter bewegt, und danach werden wieder die Originalwerte des Zielpotenzials verwendet, sodass das Teilchen in der ursprünglich vorbestimmten Richtung weiterläuft. Diese Ausgestaltung stellt ein kurzfristiges Umherirren bereit. Ein Teilchen läuft im Zwischenziel zufällig weiter. Wenn ein Teilchen sein Zwischenziel erreicht hat, bleibt es nicht stehen, sondern zieht das - geänderte - Zielpotenzial des nächsten Zwischenziels zum Weiterbewegen heran. Anstelle der Originalwerte des nächsten Zielpotenzials, wird dieses jedoch in ihrer näheren Umgebung zunächst mit zufälligen Werten belegt, sodass sich das Teilchen dadurch in eine zufällige Richtung weiterbewegt. Erst nach einer gewissen Zeit werden wieder die Originalwerte des Zielpotenzials herangezogen, sodass das Teilchen in seine neue vorbestimmte Richtung weiter wandert. Dieses Modell bildet das kurzfristige "orientierungslose" Herumirren von Personen, die ihren Weg erst finden müssen, ab.

Es ist selbstverständlich eine Kombination aus einem Verwei- len und ein Weiterlaufen in zufällige Richtungen möglich.

Beispielsweise bei einem Szenario, bei dem eine Person an einem Bahnsteig steht und auf den einfahrenden Zug wartet. Dabei bleibt die Person stehen, läuft dann in eine zufällig gewählte Richtung, bleibt wieder stehen und läuft wieder ir- gendwie weiter usw.

Bei einer herkömmlichen Simulation eines engen Durchganges bleiben die simulierten Personen zum Teil stehen und kommen aneinander nicht vorbei. Für diesen Fall eines zu langen Ste- henbleibens wird vorgeschlagen ein Positionstausch der beiden betroffenen Personen auszuführen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zufällige Verhalten des Platztausches sich gegenseitig blockie- render Teilchen derart mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung festgelegt sein, dass immer, wenn zwei Teilchen direkt benachbart sind, das heißt, auf Nachbarzellen stehen, diese Teilchen mit einer Wahrscheinlichkeit p deren Plätze tauschen. Das Prinzip eines Positionstausches wird verallgemeinert, indem immer, wenn zwei Teilchen direkt zueinander benachbart sind, diese Personen beispielsweise mit einer Wahrscheinlichkeit von p ihre Plätze tauschen. Das heißt P (Platztausch) = p.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zufällige Verhalten des Platztausches sich gegenseitig blockierender Teilchen derart mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung festgelegt sein, dass ein Tauschen lediglich erfolgt, wenn die beiden Teilchen in die selbe Richtung laufen, das heißt wenn die Differenz der Winkel, die die Teilchen zu deren Zielen haben, kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Das heißt Teilchen tauschen mit einer Wahrscheinlichkeit von p ihre Plätze nur, wenn sie in dieselbe Richtung laufen. Das heißt P (Platztausch /Laufrichtung gleich) = p; P (Platztausch/Laufrichtung verschieden) = 0. Unter dem Begriff "gleiche Laufrichtung" wird verstanden, dass die Differenz der Winkel, die die Teilchen zu ihrem Ziel haben, kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zufällige Verhalten des Platztausches sich gegenseitig blockierender Teilchen derart mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung festgelegt sein, dass ein Tauschen lediglich erfolgt, wenn die beiden Teilchen in einem Stau stehen und in unterschiedliche Richtungen laufen wollen. Auf diese Weise wird ein Stand der Technik um ein stochastisches Element erweitert. Teilchen tauschen ihre Plätze mit Wahrschein- lichkeit p dann und nur dann, wenn sie im Stau stehen und in unterschiedliche Richtungen laufen wollen.

Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 Darstellungen zur Ausbildung eines Gitternetzes;

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung;

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Verfahrens;

Figur 4 einen ersten Vergleich einer herkömmlichen Simulation mit einer erfindungsgemäßen Simulation;

Figur 5 einen zweiten Vergleich einer herkömmlichen Simulation mit einer erfindungsgemäßen Simulation;

Figur 6 einen dritten Vergleich einer herkömmlichen Simulation mit einer erfindungsgemäßen Simulation;

Figur 1 zeigt Darstellungen zur Ausbildung eines Gitternetzes. Figur 1 zeigt den häufig gewählten Ansatz für eine Er- zeugung von Teilchenströmen auf der Grundlage von zellulären Zustandsautomaten. Hier wird ein Gebiet, beispielsweise ein Straßenzug, mit einem Zellgitter überzogen. In Abbildung 1 wurde exemplarisch ein hexagonales Gitter gewählt. Andere Zellen sind ebenso gebräuchlich, beispielsweise quadratische. Jede Zelle kann verschiedene Zustände einnehmen, etwa gefüllt, mit einem Hindernis, besetzt, durch ein Teilchen, oder leer .

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung I erzeugt eine Bewegung von

Teilchen 3, die beispielsweise Metallkugeln sein können. Die Vorrichtung I weist auf einem räumlichen Gebiet ein Zellgitter 5 auf. Jeder Zelle ist ein zeitlich veränderbares Gesamtpotenzial zugeordnet. Teilchen 3, beispielsweise Metallkügel- chen, werden anfangs auf dem Zellgitter 5 positioniert. Eine Anzahl kann beispielsweise n=50 Kügelchen sein. Mittels einer Ansteuereinrichtung 7 können den Zellen zeitlich veränderlich Gesamtpotenzialwerte zugeordnet werden. Jeder Zelle kann beispielsweise ein Elektromagnet zugeordnet sein, dessen Magnet- kraft mittels der Ansteuereinrichtung 7 einstellbar ist. Die Ansteuereinrichtung 7 kann mittels eines Stromes durch einen Elektromagneten ein jeweiliges Potential einstellen. Zu einem Startzeitpunkt Ts werden mittels der Ansteuereinrichtung 7 die Potenziale aktiviert, die Kügelchen bewegen sich ausgehend von einer jeweiligen Startzelle S jeweils an anderen Kügelchen und Hindernissen H vorbei zum Ziel Z. Zu einem Endzeitpunkt Te können alle Kügelchen ihre Ziele Z erreicht ha- ben. Zur Visualisierung und/oder Erfassung der Bewegung der Kügelchen kann eine erste Erfassungseinrichtung 1, beispielsweise eine Kamera, verwendet werden. Die Informationen - diese können die Bewegungsrichtungen von Teilchen 3 sein - der ersten Erfassungseinrichtung 1 können in einer Rechnerein- richtung 9 zu einer Berechnung jeweiliger Teilchenpotentiale verwendet werden. Die Informationen der ersten Erfassungseinrichtung 1 können ebenso in einer Auswerteeinrichtung 11 bewertet werden. So kann beispielsweise eine Teilchendichte im Zellgitter 5 erfasst und ausgewertet werden. Die Auswerteein- richtung 11 kann Steuersignale an eine Leitzentrale 13 zur

Steuerung von Gebäudeelementen 15, beispielsweise Türen oder Hinweisschildern, ausgeben. Die Vorrichtung I kann beispielsweise ebenso durch einen Rechner nachgebildet werden. Die Vorrichtung I eignet sich insbesondere für eine Simulation von Personenströmen beispielsweise in Gebäuden. Das Modell der erfindungsgemäßen Vorrichtung I ist mit einem entsprechenden Modell auf einen Rechner übertragbar. D.h. die Vorrichtung I kann ebenso durch einen Rechner nachgebildet werden. Eine derartige Ausführungsform ist ebenso vom Schutzum- fang dieser Anmeldung umfasst.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit einem Schritt Sl erfolgt ein Bereitstellen einer Vorrichtung mit einem räumlichen mit einem Zellgitter 5 überzogenen Gebiet, wobei jede Zelle verschiedene Belegungs- und Gesamtpotenzialzustände einnimmt, die mittels einer Ansteuereinrichtung 7 und einer Rechnereinrichtung 9 eingestellt werden, wobei jeder Zelle ein Zielpotenzial zugeordnet ist, das festlegt wie Teilchen 3 von einem Ziel Z angezogen werden, und ein Hindernispotenzial zugeordnet ist, das festlegt wie Teilchen 3 von einem Hindernis H abgestoßen werden, und wobei jedem Teilchen 3 ein Teilchenpotenzial zugeordnet ist, wobei ein Gesamtpotenzial in einer Zelle sich aus den Werten des Zielpotenzials und des Hindernispotenzials in der Zelle und den Teilchenpotenzialen von mittels einer ersten Erfassungseinrichtung 1 erfassten Teilchen 3 in Nachbarzellen der Zelle zusammensetzt. Mit einem Schritt S2 er- folgt ein Positionieren von Teilchen 3 an jeweiligen Startzellen S, wobei danach die Teilchen 3 jeweils von einer Zelle in eine Nachbarzelle mit einem geringsten Gesamtpotenzial wechseln. Mit einem Schritt S3 erfolgt ein Erfassen der Positionen der Teilchen 3 mittels der ersten Erfassungseinrich- tung 1. Mit einem Schritt S4 erfolgt ein Aktualisieren der

Gesamtpotenzialzustände mittels der ersten Erfassungseinrichtung 1, der Rechnereinrichtung 9 und der Ansteuereinrichtung 7. Mit einem Schritt S5 wird eine Variation einer Geschwindigkeit eines Teilchens, eine Zielwahl eines Teilchens, ein Verweilen und/oder ein Umherirren an Zwischenzielen und/oder ein Platztausch sich gegenseitig blockierender Teilchen zufällig ausgeführt, wobei ein derartiges zufälliges Verhalten jeweils gezielt mittels der Rechnereinrichtung und der Ansteuereinrichtung bereitgestellt wird. Das Verfahren kann beispielsweise mittels einer Software erzeugt sein.

Mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem entsprechenden Verfahren können reale Objekt- oder Personenbewegungen mittels einer zweiten Erfassungseinrichtung zur Initi- alisierung von Positionen der Teilchen, von Startzellen, Zielen und Teilchengeschwindigkeiten erfasst werden. Eine Auswerteeinrichtung 11 kann die mittels der ersten Erfassungseinrichtung 1 erfassten Teilchenbewegungen auswerten. Die Auswerteeinrichtung 11 kann Steuerimpulse zu einer Leitzent- rale 13 erzeugen. Eine Leitzentrale kann beispielsweise Gebäudeelemente 15 steuern. Derartige Gebäudeelemente 15 können Türen, Fenster, Hinweisschilder, Lautsprecher, Aufzüge, Rolltreppen und/oder Leuchten sein. Es kann eine möglichst gute Abbildung der Phänomene in Menschenmassen, auf der Grundlage von erfassten Menschenmassendaten zur Steuerung von Menschenmassen bereitgestellt werden. Figur 4 zeigt zum Vergleich links eine Darstellung einer herkömmlichen Simulation und rechts eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Simulation mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem erfindungsgemäßen Verfahren. Gemäß der rechten Darstellung in Figur 4 wird bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle die Nachbarzelle mit dem geringsten Potenzial lediglich mit einer Wahrscheinlichkeit von 1-p und die Nachbarzelle mit dem zweitgeringsten Potenzial mit einer Wahrscheinlichkeit von p gewählt. Auf der linken Seite der Figur 4 ist dargestellt, dass immer die beste Möglichkeit gewählt wird, und zwar die Nachbarzelle mit dem geringsten Potenzial. Die Darstellung auf der rechten Seite in Figur 4 zeigt die Verwendung einer besten und einer zweitbesten Möglichkeit im Wahrscheinlichkeitsverhältnis von 70:30. Figur 4 zeigt rechts zum Teil sehr deutliche Abweichungen vom linken deterministisch "besten" Weg und damit ein realistischeres Laufverhalten, bei dem sich nicht Personen auf den scheinbar besten Weg unnatürlich drängen. In Figur 4 rechts sieht man, wie der Laufweg einer Person nun vom Vogelflug, und zwar von der kürzesten Verbindung, abweicht. Zusätzlich verbreitert und lockert sich rechts der Personenstrom vor dem Hindernis, da die Personen nun nicht immer die beste = kürzeste Verbindung wählen. Eine Erweiterung des Verfahrens von den zwei besten Zellen auf die n-besten Zellen ist ebenso leicht aus- führbar. Zu Figur 4 rechts sei angemerkt, dass Personen sich weniger stark an der für sie optimalen Zugrichtung orientieren. Allerdings laufen lediglich wenige Personen tatsächlich über den wenig schlechteren oberen Weg. Gemäß Figur 4 ist die Laufrichtung immer von links nach rechts.

Figur 5 zeigt zum Vergleich links eine Darstellung einer herkömmlichen Simulation und rechts eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Simulation mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem erfindungsgemäßen Verfahren. Gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 rechts wird das zufällige Verhalten bei der Wahl der nächsten der zu betretenden Zelle aktiviert, wenn der Potenzialunterschied zwischen geringsten und zweitgeringsten Potenzial kleiner einem vorgegebenen Schwellwert ist. Figur 5 rechts zeigt je nach Schwellenwertwahl eine geringere Abweichung vom "besten" Weg gemäß Figur 5 links. Dies erlaubt eine feinere Steuerung des Verfahrens. Figur 5 zeigt rechts Ergebnisse eines erfindungsgemäßen Ver- fahrens, bei dem bei der Wahl der nächsten zu betretenden

Zelle die Nachbarzelle mit dem geringsten Potenzial lediglich mit einer Wahrscheinlichkeit von 1-p und die Nachbarzelle mit dem zweitgeringsten Potenzial mit einer Wahrscheinlichkeit von p gewählt wird mit der Zusatzbedingung, dass das Zufalls- modeil lediglich bei nicht zu großen Abweichungen eingeschaltet wird, das heißt wenn der Potenzialunterschied zwischen geringsten und zweitgeringsten Potenzial kleiner einem vorgegebenen Schwellwert ist. Figur 5 zeigt auf der linken Seite eine Simulation gemäß einem herkömmlichen Modell, bei dem Ie- diglich immer die beste Möglichkeit gewählt wird. Figur 5 auf der rechten Seite stellt die beste und zweitbeste Möglichkeit dar, mit einem Wahrscheinlichkeitsverhältnis von 70:30, die allerdings nur dann gewählt wird, wenn die beiden Möglichkeiten nicht zu große Unterschiede aufweisen, und zwar hier der Abstand zweier Zellenmittelpunkte. Das heißt das Wahrscheinlichkeitsverhältnis 70:30 wirkt nur dann, wenn die Abweichungen der Potenziale nicht zu groß sind. Das Zufallsmodell wird also lediglich bei nicht zu großen Abweichungen eingeschaltet.

Figur 6 zeigt zum Vergleich links eine Darstellung einer herkömmlichen Simulation und rechts eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Simulation mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem erfindungsgemäßen Verfahren. Gemäß dem rechts dargestellten Ausführungsbeispiel wird das zufällige Verhalten bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle lediglich aktiviert, wenn ein Teilchen mindestens einen vorgegebenen Mindestabstand von einem Ziel entfernt ist. Das Zufallsmodell wird lediglich aktiviert, wenn sich das eine Per- son simulierende Teilchen "weit genug" vom Ziel weg befindet, ansonsten läuft es zielgerichtet immer dem minimalen Potenzial hinterher. Dies berücksichtigt die Tatsache, dass die Zielgenauigkeit des menschlichen Laufverhaltens sich verbes- sert, je näher das Ziel liegt. Figur 6 zeigt rechts Ergebnisse eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei dem, bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle die Nachbarzelle mit dem geringsten Potenzial lediglich mit einer Wahrscheinlichkeit von 1-p und die Nachbarzelle mit dem zweitgeringsten Potenzial mit einer Wahrscheinlichkeit von p gewählt wird. Zusätzlich zeigt Figur 6 rechts die Erweiterung, dass Zufallsmodell nur bei großer Entfernung vom Ziel einzuschalten. Das heißt, das zufällige Verhalten ist bei der Wahl der nächsten zu be- tretenden Zelle lediglich aktiviert, wenn ein Objekt mindestens einen vorgegebenen Mindestabstand zu einem Ziel entfernt ist. Das heißt das Modell wird bei freier Sicht auf das Ziel nicht eingeschaltet. Damit ist das Modell vor dem Hindernis eingeschaltet. Die linke Seite der Figur 6 zeigt ein herkömm- liches Modell, nämlich gemäß Figur 4 links. Rechts in Figur 6 ist das neue Modell dargestellt.

Literaturverzeichnis

[1] C. Kinkeldey. Fußgangersimulation auf der Basis zellulä^¬ rer Automaten. Kapitel 4. Studienarbeit Universität Hannover, 2003.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (I) zur Erzeugung von mittels einer ersten Erfassungseinrichtung (1) erfassten Bewegungen von Teilchen (3) auf einem räumlichen Gebiet der Vorrichtung, wobei das Gebiet mit einem Zellgitter (5) überzogen ist und jede Zelle verschiedene Belegungs- und Gesamtpotenzialzustände einnehmen kann, die mittels einer Rechnereinrichtung (9) und einer Ansteuereinrichtung (7) eingestellt und im Zeitverlauf aktuali- siert werden, wobei jeder Zelle ein Zielpotenzial zugeordnet ist, das festlegt wie Teilchen (3) von einem Ziel (Z) angezogen werden, und ein Hindernispotenzial zugeordnet ist, das festlegt wie Teilchen (3) von einem Hindernis (H) abgestoßen werden, und wobei jedem Teilchen (3) ein Teilchenpotenzial zugeordnet ist, wobei ein Gesamtpotenzial in einer Zelle sich aus den Werten des Zielpotenzials und des Hindernispotenzials in der Zelle und den Teilchenpotenzialen von mittels der ersten Erfassungseinrichtung (1) erfassten Teilchen (3) in Nachbarzellen der Zelle zusammensetzt, und Teilchen (3) ausgehend von einer jeweiligen Startzelle (S) jeweils von einer Zelle in eine Nachbarzelle mit einem geringsten Gesamtpotenzial wechseln, dadurch gekennzeichnet, dass

eine Variation einer Geschwindigkeit eines Teilchens (3) , eine Zielwahl eines Teilchens (3), ein Verweilen und/oder ein Umherirren an Zwischenzielen und/oder ein Platztausch sich gegenseitig blockierender Teilchen (3) zufällig erfolgt, wobei ein derartiges zufälliges Verhalten jeweils gezielt mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) aktiviert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Wahl einer nächsten zu betretenden Zelle zufällig erfolgt und dieses zufällige Verhalten mittels der Rechnerein- richtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) gezielt aktiviert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle die Nachbarzelle mit dem geringsten Potential lediglich mit einer Wahr- scheinlichkeit von 1-p und die Nachbarzelle mit dem zweitgeringsten Potential mit einer Wahrscheinlichkeit von p mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) gewählt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) aktiviert wird, wenn der Potenzialun- terschied zwischen geringstem und zweitgeringstem Potenzial kleiner einem vorgegebenen Schwellwert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) lediglich aktiviert ist, wenn ein Teilchen (3) mindestens einen vorgegebenen Mindestabstand zu einem Ziel (Z) entfernt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Variation der Geschwindigkeit eines Teilchens (3) mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) derart festgelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p seine Geschwindigkeit v um den Faktor q verändert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Faktor q mittels der Rechnereinrichtung (9) zufällig bestimmt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Faktor q in Abhängigkeit von einer Teilchencharakteristik und/oder von einer Laufvergangenheit mittels der Rechnereinrichtung (9) bestimmt wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p anstelle eines ursprünglich geplanten Zieles (Z) ein anderes aus einer Menge vordefinierter Ziele zufällig ausgewähltes Ziel wählt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p anstelle eines nächsten geplanten Zwischenzieles ein übernächstes Zwischenziel wählt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) fest- gelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p anstelle eines nächsten geplanten Zwischenzieles wieder das vorhergehende Zwischenziel wählt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) fest- gelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p das nächste geplante Zwischenziel überspringt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p anstelle eines nächsten geplanten Zwischenzieles ein beliebig anderes Zwischenziel wählt.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei dem Verweilen an Zwischenzielen derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p an einem zufällig ausgewählten Zwischenziel mit einer zufällig ausgewählten Dauer verweilt.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein zufälliges Verhalten bei einem Zwischenziel derart mit- tels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass ein Teilchen (3) nach Erreichen des Zwischenziels kurzfristig umherirrt, wobei anstelle von Originalwerten des nächsten Zielpotentials, dieses in der näheren Umgebung des Zwischenziels mit zufälligen Werten mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) belegt wird, so dass das Teilchen (3) dadurch in eine zufällige Richtung weiterläuft, und danach werden mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) wieder die Originalwerte des Zielpotentials verwendet, so dass das Teilchen (3) in der ursprünglich vorbestimmten Richtung weiterläuft.

16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten des Platztausches sich gegenseitig blockierender Teilchen (3) derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass immer, wenn zwei Teilchen (3) direkt zueinander benachbart sind, das heißt, auf Nachbarzellen stehen, diese Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p deren Plätze tauschen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten des Platztausches sich gegenseitig blockierender Teilchen (3) derart mittels der Rechnereinrich- tung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass ein Tauschen lediglich erfolgt, wenn die beiden Teilchen (3) in dieselbe Richtung laufen, das heißt, wenn die Differenz der Winkel, die die Teilchen (3) zu deren Zielen haben, kleiner als ein vorgegebener Schwellwert ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten des Platztausches sich gegenseitig blockierender Teilchen (3) derart mittels der Rechnereinrich- tung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass ein Tauschen lediglich erfolgt, wenn die beiden Teilchen (3) in einem Stau stehen und in unterschiedliche Richtungen laufen wollen.

19. Verfahren zur Erzeugung von Teilchenströmen, mit den Schritten

Bereitstellen einer Vorrichtung mit einem räumlichen mit einem Zellgitter (5) überzogenen Gebiet, wobei jede Zelle verschiedene Belegungs- und Gesamtpotenzialzustände einnimmt, die mittels einer Ansteuereinrichtung (7) und einer Rechnereinrichtung (9) eingestellt werden, wobei jeder Zelle ein Zielpotenzial zugeordnet ist, das festlegt wie Teilchen (3) von einem Ziel (Z) angezogen werden, und ein Hindernispoten- zial zugeordnet ist, das festlegt wie Teilchen (3) von einem Hindernis (H) abgestoßen werden, und wobei jedem Teilchen (3) ein Teilchenpotenzial zugeordnet ist, wobei ein Gesamtpotenzial in einer Zelle sich aus den Werten des Zielpotenzials und des Hindernispotenzials in der Zelle und den Teilchenpotenzialen von mittels einer ersten Erfassungseinrichtung (1) erfassten Teilchen (3) in Nachbarzellen der Zelle zusammensetzt;

Positionieren von Teilchen (3) an jeweiligen Startzellen (S), wobei danach die Teilchen (3) jeweils von einer Zelle in eine Nachbarzelle mit einem geringsten Gesamtpotenzial wechseln;

Erfassen der Positionen der Teilchen (3) mittels der ersten Erfassungseinrichtung (1);

- Aktualisieren der Gesamtpotenzialzustände mittels der ersten Erfassungseinrichtung (1), der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7),

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Variation einer Geschwindigkeit eines Teilchens (3) , ei- ne Zielwahl eines Teilchens (3), ein Verweilen und/oder ein Umherirren an Zwischenzielen und/oder ein Platztausch sich gegenseitig blockierender Teilchen (3) zufällig erfolgt, wobei ein derartiges zufälliges Verhalten jeweils gezielt mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) aktiviert wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Wahl einer nächsten zu betretenden Zelle zufällig er- folgt und dieses zufällige Verhalten gezielt mittels der

Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) aktiviert wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20,

dadurch gekennzeichnet, dass

bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle die Nachbarzelle mit dem geringsten Potential mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) lediglich mit einer Wahrscheinlichkeit von 1-p und die Nachbarzelle mit dem zweitgeringsten Potential mit einer Wahrscheinlichkeit von p gewählt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21,

dadurch gekennzeichnet, dass

23. Verfahren nach Anspruch 20, 21 oder 22,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Wahl der nächsten zu betretenden Zelle mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) lediglich aktiviert ist, wenn ein Teilchen (3) mindestens einen vorgegebenen Mindestabstand zu einem Ziel entfernt ist.

24. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 19 bis 23,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Variation der Teilchenge- schwindigkeit derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p seine Geschwindigkeit v um den Faktor q verändert.

25. Verfahren nach Anspruch 24,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Faktor q mittels der Rechnereinrichtung (9) zufällig bestimmt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25,

dadurch gekennzeichnet, dass der Faktor q in Abhängigkeit von einer Teilchencharakteπstik und/oder von einer Laufvergangenheit mittels der Rechnereinrichtung (9) bestimmt wird.

27. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 19 bis 26,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) fest- gelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p anstelle eines ursprünglich geplanten Zieles ein anderes aus einer Menge vordefinierter Ziele zufällig ausgewähltes Ziel wählt.

28. Verfahren nach Anspruch 27,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt wird, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrschemlich- keit p anstelle eines nächsten geplanten Zwischenzieles ein übernächstes Zwischenziel wählt.

29. Verfahren nach Anspruch 27,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p anstelle eines nächsten geplanten Zwischenzieles wieder das vorhergehende Zwischenziel wählt.

30. Verfahren nach Anspruch 27,

dadurch gekennzeichnet, dass

31. Verfahren nach Anspruch 27,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei der Zielwahl derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) fest- gelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p anstelle eines nächsten geplanten Zwischenzieles ein beliebig anderes Zwischenziel wählt.

32. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 19 bis 31,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten bei dem Verweilen an Zwischenzielen derart festgelegt ist, dass ein Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p an einem zufällig ausgewählten Zwischenziel mit einer zufällig ausgewählten Dauer verweilt.

33. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 19 bis 32,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein zufälliges Verhalten bei einem Zwischenziel derart mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass ein Teilchen (3) nach Erreichen des Zwischenziels kurzfristig umherirrt, wobei anstelle von Originalwerten des nächsten Zielpotentials, dieses in der nähe- ren Umgebung des Zwischenziels mit zufälligen Werten mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) belegt wird, so dass das Teilchen (3) dadurch in eine zufällige Richtung weiterläuft, und danach werden wieder die Originalwerte des Zielpotentials mittels der Rechnereinrichtung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) verwendet, so dass das

Teilchen (3) in der ursprünglich vorbestimmten Richtung weiterläuft.

34. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 19 bis 33,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zufällige Verhalten des Platztausches sich gegenseitig blockierender Teilchen (3) derart mittels der Rechnereinrich- tung (9) und der Ansteuereinrichtung (7) festgelegt ist, dass immer, wenn zwei Teilchen (3) direkt zueinander benachbart sind, das heißt, auf Nachbarzellen stehen, diese Teilchen (3) mit einer Wahrscheinlichkeit p deren Platze tauschen.

35. Verfahren nach Anspruch 34,

dadurch gekennzeichnet, dass

36. Verfahren nach Anspruch 34,

dadurch gekennzeichnet, dass

37. Verwendung einer Vorrichtung oder eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Simulation und/oder mittels einer Leitzentrale erfolgenden Steuerung von Objektströmen, Personenströmen oder Tierbewegungen.