Вопросы прогнозирования поведения толпы и контроля над ним крайне важны. Массовое скопление людей может обернуться кошмаром и на спортивном матче, и на всенародном гулянии, и на политической демонстрации. Даже не вспоминая футбольных фанатов – вполне мирное шествие на фестивале техномузыки Loveparade в Германии в прошлом месяце вышло из-под контроля, приведя к давке и гибели 19-ти человек. Среди наиболее масштабных трагедий подобного рода – гибель 350-ти паломников в Мекке в 2005 г.

Неудивительно, что для безопасности просто бесценной стала бы возможность вовремя отследить момент, в который движение толпы становится бесконтрольным и хаотическим, предсказать его условия – и вовремя купировать проблему. Этому вопросу посвятили свое недавнее исследование британские математики во главе с Питером Хардингом (Peter Harding).

Для этого ученые рассматривали толпу, как совокупность индивидуальных, но взаимозависимых объектов (людей), для каждого из которых в каждый конкретный момент следует знать точное положение и скорость движения. Чтобы отслеживать и обсчитывать подобную информацию в режиме реального времени, не хватит никаких вычислительных мощностей. Разработанные для этой цели алгоритмы сложны и ограничены для практического использования. Поэтому Хардинг и его коллеги стали подыскивать другие характеристики толпы, которые было бы легче обсчитывать. И по их словам, подходящий вариант существует.

Они отталкивались от того, что при обычных обстоятельствах поведение людей в толпе высоко упорядоченно – как знает каждый из нас, кто хотя бы раз пересаживался в метро со станции на станцию в час пик. За исключением некоторых чересчур спешащих личностей, все следуют друг за другом, почти одинаковыми траекториями и с одинаковой скоростью. Давке же обязательно предшествует своего рода «фазовый переход», после которого толпа ведет себя уже хаотически.

Итак, ученым понадобилась простая в использовании характеристика для измерения в реальном времени степени упорядоченности толпы – чтобы научиться хотя бы фиксировать момент приближения ее к «фазовому переходу» и опасной давке. Они показали, что такой характеристикой может служить текущее положение индивидуумов – и направления, в котором они смотрят. Мы смотрим туда, куда идем, и поворот головы в львином большинстве случаев служит отличным индикатором направления движения. В упорядоченной толпе головы развернуты упорядоченно, в хаотической – нет. Эта корреляция в математике называется взаимной информацией, и вести расчет ее в реальном времени уже вполне реалистично.

Чтобы проверить свою идею на практике, группа Хардинга провела моделирование давки, возникшей в 2003 г. при пожаре в американском ночном клубе Station, в ходе чего погибло 96 человек. Эта трагедия была расследована с большой тщательностью, она не раз становилась объектом научных изысканий, о ней доступна детальная информация, включая записи с камер наблюдения, – и ученые решили просчитать момент «фазового перехода», который должен был привести от паники к давке.

И действительно, Хардингу с коллегами удалось показать, что расчет из предложенного ими параметра – положения индивидуумов и ориентации их голов – имеет высокую корреляцию с реально происходившими событиями. Возможно, в будущем это позволит, обрабатывая данные с камер наблюдения, по крайней мере, замечать приближение «фазового перехода» к давке и вовремя принимать соответствующие меры. Например, хотя бы включать ритмичную музыку – психологи показали, что во многих случаях это вполне эффективный метод снова ввести толпу в состояние порядка.

Эти проклятые вувузелы: Акустический кошмар

Кажется, их успели возненавидеть все. Назойливый голос африканских труб-вувузел сопровождает каждую минуту каждой трансляции с нынешнего футбольного чемпионата. Специалист в области акустики комментирует, отчего этот звук вызывает такую неоднозначную реакцию.

Вувузела – инструмент отнюдь не древний. Металлический, а чаще пластиковый рожок около метра длиной появился в конце ХХ века и именно в ЮАР, где мигом стал популярным среди болельщиков. На проходящем там чемпионате вувузелу уже можно объявить победителем. Некоторые аспекты их звучания разбирает акустик из Великобритании Тревор Кокс (Trevor Cox).

Звук

Конструкционнно вувузела представляет собой спрямленный рожок, играя на котором, человек как бы фыркает в ее мундштук. При этом губы колеблются с частотой около 235 раз в секунду, пуская по трубе уплотненные «сгустки» воздуха, которые резонируют с воздухом, находящимся в коническом раструбе.

Если на ней играет опытный музыкант, звук ее похож на охотничий рожок, хотя при игре обычного человека звук получается гораздо менее приятным, поскольку он не умеет расслаблять губы и выпускать воздух с достаточной неравномерностью, что создает мелкие скачки в частоте и больше напоминает трубный голос слона.

Ну а когда в вувузелу дудят одновременно сотни неопытных людей, это перестает быть похожим даже на слона. Можно слышать неровное гудение неравномерно колеблющегося и оглушительного тона, то нарастающего, то убывающего, больше похожего на звук роя гигантских насекомых.

Громкость

Громкость вувузеле обеспечивает форма раструба, плавный конус, резко раширяющийся к концу. Помимо создания звука на частоте 235 Гц, инструмент генерирует и гармоники, тоны, дополняющие этот основной, самый низкий. Для вувузелы показаны выраженные гармоники частоты 470, 700, 940, 1171, 1400 и 1630 Гц.

Медленно расширяющийся раструб обеспечивает создание намного более громких высокочастотных гармоник, чем если бы он расширялся строгим конусом. А именно к звукам более высокой частоты наше ухо особенно восприимчиво. Например, поэтому имеющий схожую форму саксофон звучит куда громче кларнета.

На дистанции 1 м звук вувузелы достигает 116 децибел, так что достаточно долгое ее воздействие довольно опасно для слуха, что было показано в исследованиях южноафриканских ученых. К примеру, звук всего одной такой трубы всего за 7-22 секунд превысит нормы максимального шума для рабочих помещений. Ну а что производит целая толпа «вувузелистов» - тем более опасно.

Раздражение

Вообще, громкие звуки воспринимаются более раздражающими. Слух – это вообще система раннего предупреждения, он предназначен для выделения неожиданных изменений в звуковом фоне, изменений, которые могут свидетельствовать о потенциальной опасности, и при этом старается игнорировать постоянно присутствующий шум. Когда же этот шум становится непрерывным и громким, как «хор» сотен и тысяч вувузел, возникает ситуация, к которой наш слух вообще не приспособлен, привыкнуть к ней очень непросто. Еще более раздражающим звук вувузел делает его непрерывно колеблющаяся частота. Нашей слуховой системе оказывается еще сложнее вычленить этот звук и игнорировать его.

По публикации New Scientist

Шум и ярость: Перед давкой

Эти проклятые вувузелы: Акустический кошмар