Nota

Universidad Nacional de San Luis - Facultad de Cs. Físico-Matemáticas y Naturales

14 de Julio de 2014 | 8 ′ 23 ′′

Un modelo de simulación de evacuaciones que emplea autómatas celulares

El doctor Cristian Tissera desarrolló un modelo computacional que permite simular los comportamientos de los individuos en evacuaciones en caso de incendio. El modelo, que posibilita evaluar cuáles serán las trayectorias de las personas, dónde pueden darse los cuellos de botellas y si la cantidad de salidas es la necesaria, permitirá desarrollar medidas preventivas aplicables a diversos escenarios de emergencia.

Argentina cuenta con tristes antecedentes de incendios fatídicos que terminaron con la vida de cientos de personas. Entre las tragedias que impactaron a la opinión pública pueden mencionarse la disco Kheyvis en 1993, donde murieron 17 adolescentes, el incendio de Cromañón en 2004, una de las mayores tragedias que vivió el país y que terminó con la vida de 194 personas y ocasionó lesiones a más de 1.400, y el reciente incendio del depósito de Iron Mountain, donde 9 bomberos dejaron su vida.

La investigaciones post eventos son frecuentes y los datos que arrojan concluyen que las salidas de emergencia no eran suficientes, que los materiales de construcción no cumplían con las normas de seguridad, que faltaban señales o indicaciones de evacuación, que los locales siniestrados excedían la capacidad permitida y que los controles eran escasos e ineficientes. Frente a esta realidad, los mecanismos de seguridad que puedan emplearse resultan necesarios y urgentes.

El doctor Cristian Tissera, investigador del departamento de Informática de la Universidad Nacional de San Luis, diseñó un modelo basado en modelo matemático para un sistema dinámico que evoluciona en pasos discretos. Es adecuado para modelar sistemas naturales que puedan ser descritos como una colección masiva de objetos simples que interactúen localmente unos con otros.">autómatas celulares y agentes inteligentes que permite generar simulaciones de evacuación y teorizar acerca del comportamiento de una multitud con el objetivo de desarrollar medidas preventivas ante escenarios de emergencia. En diálogo con Argentina Investiga, Tissera explica el funcionamiento del diseño y sus posibles aplicaciones.

-¿Qué son y cómo funcionan los autómatas celulares?

-Son modelos matemáticos dinámicos discretos en espacio y tiempo, aplicados a una variedad de simulaciones como, por ejemplo, la colonización espacial, el crecimiento poblacional, el procesamiento de imágenes, etc. Para describir un autómata celular debemos imaginarnos un tablero de ajedrez, donde cada celda puede estar en uno de un conjunto de estados y esos estados pueden ser definidos de acuerdo al sistema que pretende modelarse. Por ejemplo, si una de esas celdas tiene fuego en un determinado instante de tiempo y queremos conocer cuál será el estado de ese foco de incendio en un instante de tiempo posterior, existe un conjunto de reglas de evolución que se aplican y que permite simular cómo las celdas que rodean al fuego pueden ir cambiando de estado en forma simultánea; así es como funcionan los autómatas celulares.

-¿En qué tipo de estructuras edilicias se basó el diseño de simulación?

-La idea fue trabajar en torno de dos conceptos. El concepto de autómatas para describir la configuración espacial del edificio y el de agentes inteligentes. El modelo permite colocar agentes inteligentes (personas) que se muevan dentro de la estructura edilicia representada por el autómata celular. El autómata se encarga de representar todos los aspectos que tengan que ver con la configuración espacial y la propagación del fuego y el humo y los agentes inteligentes son colocados por encima de este autómata celular y obtienen información de éste para saber cómo deben desplazarse y cómo evacuar ese ambiente.

-¿El modelo permitiría identificar la forma en que las personas actúan en caso de incendio y podría, además, aportar datos para mejorar estructuras edilicias?

-Sí, efectivamente. En principio, este tipo de sistemas puede representar cualquier tipo de estructura donde los individuos en su interior deban evacuar frente a la amenaza de fuego. Al poder representar la estructura y los individuos en su interior, se puede evaluar cuáles son las trayectorias, dónde pueden darse los cuellos de botellas y si la cantidad de salidas que existe es la necesaria.

Incluso, estos estudios pueden realizarse de manera preventiva estudiando los planos de un lugar a construir y analizando cuáles son las facilidades que otorga la futura edificación para la correcta evacuación de los individuos. En este sentido, trabajar de manera preventiva puede ser muy provechoso. Hemos hecho algunos experimentos con situaciones hipotéticas, donde pretendemos mostrar la utilidad de este tipo de sistemas como medidas preventivas. Para el caso de edificios ya construidos se puede modelar si la edificación se encuentra apta para soportar algún tipo de evacuación y, en caso negativo, estudiar qué configuraciones ambientales ayudarían a que una evacuación pueda realizarse de manera segura.

-El modo en que las personas se comportan frente al riesgo varía, no sólo por el contexto, sino también por cuestiones personales y psicológicas. ¿Cómo se aplican conocimientos que vienen de otros campos disciplinares como la sociología y la psicología a un modelo computacional?

-Dentro del modelo consideramos que cada agente tiene un motor de comportamiento. Cada uno de esos comportamientos puede representar algún tipo de situación. En principio, sólo implementamos los principales comportamientos que relevamos de la literatura, los cuales son la evacuación buscando la salida más cercana y elegir la salida más conveniente. Si bien estos son los dos comportamientos que se aplicaron, el objetivo que tenemos a futuro es continuar extendiendo esta aplicación e incorporar otros a través de un trabajo interdisciplinario con sociólogos y psicólogos que nos permitan estudiar más a fondo algunas características del comportamiento humano en situaciones de riesgo.

-El modelo ¿permite simular la evacuación de personas con alguna discapacidad o dificultad para trasladarse?

-El modelo posibilita implementar parámetros de velocidad, dificultad de desplazamiento y características del terreno, lo que permitiría modelar este tipo de situaciones. Este modelo es capaz de representar distintos tipos de terrenos como rampas y escaleras, y parámetros como el sexo, la edad y tiempo de reacción, que pueden determinar la velocidad de los individuos al momento de evacuar.

-¿Podría aplicarse a simulaciones solicitadas a demanda? Es decir, por ejemplo, si un comerciante solicita que se aplique una simulación de evacuación en un bar o boliche bailable…

-Hicimos un intento de aproximarnos a los dueños de este tipo de locales pero no obtuvimos resultados positivos. Tal vez se deba a la desconfianza y a los posibles resultados que el modelo pueda arrojar. Lamentablemente, no hay ninguna reglamentación municipal, provincial o nacional que nos otorgue marco alguno para permitirnos llevar adelante este tipo de investigaciones científicas de manera tal de poder aplicar los resultados obtenidos en la seguridad de los mismos.

El objetivo final es emplear este tipo de simulaciones para mejorar la calidad de vida de las personas que frecuentan estos y otros espacios donde pueda desarrollarse un siniestro. En términos de seguridad, sería muy importante poder aplicar el modelo a estas estructuras ya que las reglamentaciones de seguridad vigentes para estos tipos de negocios, hacen referencia a los tiempos de evacuación en relación con las salidas de emergencia existentes, pero no tenemos datos de que eso se cumpla. Estas medidas determinan la capacidad máxima permitida para el local, la cual frecuentemente no es respetada.

-¿El modelo podría aplicarse a otros fines o dispositivos?

-En principio, el modelo está pensado para aplicarse a evacuaciones en distintos tipos de edificios en caso de fuego. Sin embargo, existe una sub-rama de la investigación en dinámicas pedestres que abarcan, por ejemplo, las alertas a celulares de personas que viven en zonas con riesgo de sismos y terremotos, como el caso de Chile y Japón. Hay muchos estudios desarrollados, sobre todo en Japón, donde trasladan en magnitud el tema de las evacuaciones de edificios. La idea subyacente para extender este modelo a uno más amplio sobre ciudades es, en principio, la misma, si bien se trabaja sobre diferentes magnitudes y disposiciones diversas sería interesante trabajarlo y podría aplicarse, sin dudas.

Fabiola Aranda
Universidad Nacional de San Luis

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