Моделируем поведение людей с помощью клеточного автомата

О клеточном автомате

Идея клеточного автомата возникла в конце 40-х годов ХХ в. Прародителями данной идеи послужили Норберт Винер и Артуро Розенблют. Они разработали клеточно-автоматную модель возбудимой среды. Целью их исследования являлось математическое описание распространения импульса в сердечных нервных узлах

Клеточный автомат может мыслиться как стилизованный мир. Следует отметить, что клеточные автоматы – это не просто машины, разбитые на клетки полем. Область применения клеточных автоматов почти безгранична: от простейших «крестиков-ноликов» до искусственного интеллекта.

Клеточные автоматы достаточно разнообразны и широко представлены и исполнены в различных программных средах. Примеры: «Жизнь» Конуэя, Автомат Фон Неймана, Wireworld, Модель сегрегации Шеллинга.

Рассмотрим принцип действия одного из клеточных автоматов, который некоторые специалисты называют «кибербиологической средой», а себя – «кибербиологами».

Что представляет собой стандартный кибербиологический мир? Кибербиологическая среда (кибермир) – это одна из разновидностей клеточного автомата, населённая программно перемещающимися организмами – ботами (рисунок 1).

1. Бот – искусственно созданный организм с минимально заложенными в него задачами (выживание и размножение), умеющий передвигаться и способный в некоторых случаях «поедать» себе подобных.

Обязательная составляющая бота – его геном (рисунок 2), состоящий из набора чисел, например, от 1 до 64, где первые шесть цифр – это направление движения бота в пространстве, а числа от 7 до 64 – это часть генома бота, в котором могут быть заложены различные характеристики: химические, физиологические, психологические или любые другие.

Характеристики генома бота можно программировать. Для корректного моделирования в данной системе заложена возможность ботов эволюционировать, а также появление незапланированных результатов в геноме, т.е. аналог мутаций.

Параллельно с процессом мутации будет действовать эволюционный алгоритм, т.е. более приспособленные к внешней среде боты будут давать больше потомства и иметь высокие шансы на выживание, тем самым создавая модель, отвечающую всем запланированным условиям.

2. Кибермир (созданная модель программной реальности) – это двумерное пространство программируемого размера, являющееся средой обитания бота.

В структуру кибермира могут закладываться любые условия.

Например, классическое представление факторов психического развития состоит из трёх ведущих детерминант: генотип, активность и среда.

В свою очередь среда может характеризоваться наличием или отсутствием психологического благополучия, от которого могут зависеть: тревожность, интеллект, нервно-психологическая устойчивость, коммуникация и др.

Если мы зададим психологическое благополучие в виде процентов от начального, где 100% – полное психическое благополучие среды, а 0% – полное её неблагополучие, и разложим в пространстве кибермира в виде вертикальной градации (рисунок 3), то увидим следующее: чем выше к поверхности бот, тем у него более благополучная среда обитания, тем ниже уровень тревожности, лучше усвояемость новых знаний, а значит, выше интеллект, выше уровень коммуникации, больше шансов оставить потомство.

Направление эволюции бота будет заключаться в том, чтобы занять как можно более высокое место «под солнцем» и оптимизировать распределение компонентов психологического благополучия (рисунок 4).

Кроме психологического благополучия в структуру мира возможно заложить другие параметры: физические, пространственно-временные и психические; случайные или неслучайные факторы – аномальную жару (например, каждые условные 100 лет); резкое изменение физических законов; психологически нестабильную среду (импульсивность, конфликтность, аддиктивность и т.п.).

Практическое применение описанного клеточного автомата в психологических исследованиях

Следует отметить, что применение клеточного автомата в исследованиях, связанных с предметом психологической науки, не ново. Так, И.В. Гончаров использовал клеточный автомат как инструмент отслеживания информационно-психологического воздействия, опираясь на данные, полученные из социально-психологических сетей. Н.Н. Адамсон изучала поведение коллектива «учеников» и влияние этого коллектива на его отдельные персоны под воздействием внешнего возбуждения – «учителя». Она также построила модель «учитель-ученики» с помощью метода клеточных автоматов.

Рассмотрим пример применения клеточного автомата, основанного на данных психодиагностических обследований.

Моделирование действий отдельных индивидов при стрессовой ситуации, а именно при атаке в учебных учреждениях, т.н. school shooting.

К ряду физических параметров, оговорённых ранее, добавим в клеточный автомат «Кибермир»: неравномерность плотности пространства, увеличение уровня тревожности, нелогичность в перемещении и др. Свяжем эти параметры с определённым ботом-раздражителем, как показано на рисунке 5.

Соответственно, чем ближе к боту-раздражителю находятся обычные боты, тем интенсивнее ухудшаются (деградируют) их характеристики, например, устойчивость к стрессу, действия в стрессовой ситуации, уровень тревожности, интеллект.

Параметры кибермира: замкнутое пространство, ограниченность выходов, возможность исчезнуть из вида бота-раздражителя в укрытиях.

Психологические параметры ботов и бота-раздражителя, заданные физические параметры кибермира позволят нам смоделировать чрезвычайную ситуацию при атаке на учебное учреждение – school shooting. Тем самым возможно исследовать поведение всех участников чрезвычайной ситуации, их передвижение, исследовать возможные места укрытий или опасные места, предусмотреть пространства, где необходимо усилить охрану и надзор.

Такого рода моделирование позволит разработать или дополнить рекомендации учителям, ученикам и охране учебных заведений в плане действий при чрезвычайных ситуациях.