融入心理机制并数据学习的群体暴恐管控仿真计算模型及动画推演

There is an urgent need to use crowd simulation to prepare and manage the behavior of violent groups. It is a topic requiring vast background in a number of fields,including psychology. From a practical standpoint, Terrorists want to instill fears. Crowd control is to calm down the people. Therefore crowd simulation needs to simulation the psychology status as well. From a technology standpoint, we propose to use real data to learn the behavior of crowed, therefore it can increase the realism and reliability of simulation. Combing these two thoughts together leads to this proposal. We plan to study multi-modal data fusion and study their correlation using deep learning, with a goal to find a mapping. Then we propose to adopt emotion simulation and evaluation algorithms to build a mathematic model, which can lead to a psychology-based and data driven violent crowd simulation system. It will allow the animation of people with different psychology status and lead to more life-like simuations, providing a new tool for violent crowd control.

采用人群仿真技术实现群体暴恐管控的仿真推演是国家重大需求，蕴含深度融合心理学的丰富深刻科学问题。从认识事物本质的视角观察：暴恐分子的主要目的是扩散恐惧情绪使民众屈服妥协，而管控效果的本质是平复群体情绪，所以仿真需要模拟情绪感染等心理机制对人群行为的复杂作用影响；从技术实现路径的视角总结：数据驱动方法从监控视频等真实数据中学习行为特征用于人群仿真，具有从根本提升真实感和可靠性的潜力。将这两种思想结合，研究多源异构案例数据融汇与多模态特征关联表达的深度学习方法，获得能映射心理机制作用的行为特征，然后以情感计算和进化博弈理论，对低层反应式行动机制与高层慎思式行为机制建立分层处理的心理机制计算模型，最终构建融入心理机制并数据学习的群体暴恐管控仿真计算模型，实现可呈现不同心理作用影响的风格化群组行为动画合成算法，力图突破具有“生命”的真实感人群行为演绎，为群体暴恐管控仿真提供新的研究思路和方法手段。

综合融汇应用心理学等社会科学相关理论方法和信息科学在计算机图形学、机器学习等活跃领域的前沿技术，围绕如何建立暴恐场景下人的心理机制计算模型这一核心科学问题开展研究，将模拟情绪感染等心理机制对人群行为的复杂作用影响与基于视频等真实数据学习行为特征相结合，研究了基于心理机制作用的情感计算和进化博弈新理论，建立了低层反应式行动机制与高层慎思式行为机制分层处理的心理机制计算模型，初步形成融入心理机制并数据学习的群体暴恐管控仿真计算模型，实现了可呈现不同心理作用影响的风格化群组行为动画合成方法，为群体暴恐管控仿真提供新的研究思路和方法手段。从基础科学理论和模型集成应用两个层面较好的完成了计划研究内容。执行期内，发表（或在线预出版）论文 37篇，其中 SCI（源）论文34篇，并在IEEE TPAMI 、IEEE TCYB 、IEEE TNNLS、IEEE TSMC: Systems、IEEE TIP 、IEEE TMM、IEEE TCSVT、IEEE TAC、IEEE TVCG、IEEE CVPR、ACM TIST等IEEE/ACM汇刊或CCF A类会议（长文）发表（或在线预出版）论文19篇，大幅超过预期目标。 并且，有2篇论文于2020年3月被列为ESI热点论文（【IEEE TIP 2017】和【IEEE TCSVT 2018】）。在国际上建立了极具学科交叉特色的群体情感计算与群组动画研究方向，成果得到《IEEE Spectrum》专题采访报道。有望为群体暴恐管控仿真提供新的研究思路和方法手段，并迁移应用于社会治理、智慧城市、军事仿真等诸多重要领域。