Väitös systeemi- ja operaatiotutkimuksen alalta, DI Anton von Schantz

Useat maailmalla sattuneet tuhoisat väentungokset ovat keränneet paljon mediahuomiota. Kesällä 2010 Saksan Duisburgissa järjestetyssä Love Parade -festivaalilla oli arvioiden mukaan jopa yli miljoona vierasta. Tilaisuus sai traagisen lopun, kun alueelle johtaneessa ahtaassa tunnelissa 21 ihmistä tallaantui hengiltä ja sadat loukkaantuivat. Taas hiljattain, huhtikuussa 2021, Israelissa uskonnollisessa tapahtumassa kuoli yli 40 ihmistä tungoksessa. Mediatietojen mukaan syy tuhoille oli tapahtumissa väkijoukkoon levinnyt paniikki. Mutta mitä paniikki oikeastaan on?

Jo 50-luvulta lähtien sosiaalipsykologit ovat olleet yhtä mieltä siitä, että paniikki johtuu ihmisten rationaalisesta käytöksestä. Kun liikkumatila tai aika päästä turvaan käy niukaksi, yksilö alkaa käyttäytymään kärsimättömästi, eli tönimään ja ohittelemaan muita. Fyysikot taas, ovat näyttäneet 2000-luvun alussa, että väkijoukon liikedynamiikka voidaan melko realistisesti mallintaa ottamalla huomioon yksilöön kohdistuvia erilaisia voimia. Nykyään tutkimuksessa tavoitteena on kehittää menetelmiä, joilla tuhoisat väentungokset erilaisissa tapahtumissa ja rakennuksissa, kuten juna- ja lentoasemilla, voidaan estää.

Tämä väitöskirja tarjoaa useita käytännön työkaluja väkitungoksen sosiodynaamisten ominaisuuksien numeeriseen simulointiin ja optimointiin. Väentungoksessa olevat ihmiset pelaavat evolutiivista selviytymispeliä, jossa yksilö taistelee ulospääsystä. Paniikki syntyy rationaalisesta käytöksestä ahtaassa tilassa ajan käydessä vähiin, ja ilmiöön liittyvät fysikaaliset voimat pitävät huolen lopusta. Väitöskirjassa tilannetta simuloidaan virtuaalimaailmassa, joka on toteutettu supertietokoneella. Näytämme ihmisten lokaalin käytöksen synnyttävän ihmisistä koostuvia vaarallisia holvirakenteita, jotka hajoilevat ja purkautuvat sattumanvaraisesti, ja tämän seurauksena väkijoukko alkaa liikehtiä purskeenomaisesti. Simulointitulokset validoidaan tutkimusryhmässä tehtyjen evakuointikokeiden datalla.

Väitöskirja tutkii myös nopeimman opastetun poistumisen tehtävää. Eli kuinka keltaliivisten oppaiden tulisi ohjata väkijoukko rakennuksesta mahdollisimman nopeasti? Tehtävän ratkaisemista varten kehitetään uusia matemaattisia malleja sekä algoritmeja. Lisäksi pahimmat mahdolliset skenaariot huomioidaan riskimitalla. Tulevaisuudessa näitä menetelmiä yhdistetään sensoridataan ihmisten liikkeestä, jolloin voidaan antaa reaaliaikaisia toimintaohjeita estämään tuhoisia väentungoksia.

Vastaväittäjä on professori Armin Seyfried, Bergische Universität Wuppertal, Saksa

Kustos on professori Harri Ehtamo, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Tohtoriopiskelijan yhteystiedot: [email protected], +358504346501

Väitöstilaisuus järjestetään etäyhteydellä Zoomissa. Linkki tilaisuuteen

Zoom-pikaopas

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston julkaisuarkiston verkkoriiputussivulla.

Elektroninen väitöskirja