突發危機事件應急管理的實驗系統研究

李望來 沈惠璋 董靜 趙繼娣

摘 要： 突發危機事件一直是人類社會面臨的難題，例如新冠肺炎疫情、洪災、火災等。突發危機事件最終影響和涉及的范圍是群體。突發危機事件時的群體行為往往是非理性、盲目的，會進一步擴大危機事件的負面影響。為了更好地提高應急管理能力，就必須控制好突發危機事件時的群體行為，由此一種基于Client/Server架構的虛擬實驗系統被提出并實現。它可以創建虛擬突發危機情境，讓許多被試同時沉浸其中，開展群體行為的虛擬實驗。本系統既能用于探索突發危機事件時群體行為的規律，也可以在社會實踐以前，用虛擬實驗的方法檢驗應對措施的效果，根據效果改進應對措施。

關鍵詞： 突發危機事件;應急管理;群體行為;虛擬實驗系統

中圖分類號： C 93

文獻標志碼： A

Experimental System Research on Emergency Management of Emergency

LI Wanglai SHEN Huizhang DONG Jing ZHAO Jidi

（1.Antai College of Economics and Management， Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 200030， China;2.School of Public Administration， East China Normal University， Shanghai 200062， China）

Abstract： Emergency， such as COVID-19， floods and fires， has always been a challenge for human society. The final impact and scope of the emergency is the crowd. The crowd behavior in an emergency is often irrational and blind， which will further expand the negative impact of emergency. In order to improve the ability of emergency management， it is necessary to control the crowd behavior in an emergency. Therefore， a virtual experimental system based on Client/Server architecture was proposed and implemented， which could create a virtual emergency and immerse many subjects at the same time to carry out a virtual experiment of crowd behavior. This system can not only be used to study the crowd behavior in an emergency， but also can be used to test the effect of the response measures， and improve them according to the effect， before social practice.

Key words： emergency; emergency management; crowd behavior; virtual experimental system

1 概述

突發危機事件，也被稱為突發事件，是指突然發生，造成或者可能造成嚴重社會危害，需要采取應急處置措施予以應對的自然災害、事故災難、公共衛生事件和社會安全事件。突發危機事件近年來頻頻發生，對國家、社會、人民造成了巨大的損失。

突發危機事件最終影響和涉及的范圍是群體。群體是指兩個或兩個以上的個體，個體之間存在相互影響、相互作用。處于個體狀態時與處于社會群體時，人的行為是不同的。處于個體狀態時，人獨立決策，而在社會群體中的人會在決策時受到其他人決策的影響，也會影響其他人的決策，最終形成群體行為。通常來說，群體行為既可能有正面影響，也可能有負面影響。但是，突發危機事件時的群體行為與常規時的群體行為有著明顯的區別，由于突發危機事件具有嚴重、時間緊迫、信息不完全等特點，人會驚慌失措，判斷、決策能力都受到影響，最終形成群體行為往往是盲目、有偏差、非理性的，這樣的群體行為是負面的，可能會進一步擴大突發危機的影響程度。例如，新冠肺炎疫情期間，由于大家的恐慌，往往難以分辨信息的真假，會把謠言廣泛傳播，使得網絡輿情不斷擴大、形成網絡群體行為。

為了更好地提高應急管理能力，就必須控制好突發危機事件時的群體行為。探索突發危機事件時群體行為的規律、設計針對性的群體行為引導策略，十分有必要。

2 文獻綜述

如果采用真實世界實驗研究突發危機時群體行為，這存在一定的危險性與不易操作性。例如火災、地震中的群體逃生行為等，研究者不能放一把火讓被試去參與實驗，這有違實驗倫理，也不能人為地制造一場地震，這超出了現有科技水平。因此，不能采用真實世界實驗。

時勘、郭雩、何理、周健等都通過調查問卷方法，研究群體逃生行為的規律與影響因素。研究者大多在事件結束后才發放問卷，被試可能因為事件過去已久、記憶不清晰而表達虛構的信息。如果被試沒有直接經驗，那么回答會完全基于想象。

還有些研究者采用計算機仿真法，模擬突發危機時的群體行為，例如復雜網絡、元胞自動機、多智能體模型等。但這是都基于簡單假設建立仿真模型，并且一旦確定假設，在整個計算過程中不會隨著外界環境的變化而變化。但現實群體中個體與仿真的個體差異很大，情緒、環境變化都會影響現實個體的行為規則。因此，計算機仿真法無法完全反映真實世界，其仿真結果也對指導應急管理的實踐幫助有限。

虛擬現實技術利用計算機生成虛擬情境，讓被試沉浸其中，進行各種測試。有些學者把它應用于心理與行為實驗研究，也有些學者將其應用于危機應對訓練。Margrethe Kobes、孟凡興、張偉等人開發了用于突發危機的虛擬實驗系統。還有一些研究機構、企業開發的系統，例如，E-Prime、PsychoPy、DMDX、Presentation、Inquisit等。實驗者可以根據需要，靈活使用這些系統的各個模塊，自主設計虛擬情境。用虛擬實驗研究突發危機事件時的群體行為具有很多優點。例如，虛擬危機情境可以誘發被試相應的情緒，并產生相應的應激反應，同時避免了真實危機情境的危險;虛擬實驗不依賴于對個體行為準則的假設，而是基于真人被試在虛擬情境中的反應;被試在虛擬情境中的行為數據可以被計算機系統實時、精確地記錄。

雖然如此，但現有實驗系統生成的虛擬情境與現實情境存在差異。例如，盡管這些系統允許很多人同時參加實驗，但是被試之間沒有相互影響。而在現實突發危機事件引發的群體行為中，通過交互，個體的情緒、想法會在群體中蔓延，群體行為趨勢也會影響個體行為。除此之外，這些系統也缺乏個體與情境之間的交互，個體的選擇、行為并不能影響情境的發展。而在現實突發危機事件中，個體是可以影響情境的。例如，逃生資源有限，個體占用逃生資源，使得資源剩余量減少;火災中，個體滅火、移除易燃物會影響火勢發展。如果技術上要實現個體之間的交互、個體與情境之間的交互，則需要增加客戶端之間的通信、客戶端和服務器端之間的制約等，有一定難度。但是計算機專業的人對突發危機事件的應急管理、群體行為等概念，并不了解。

真正的設計與開發一套突發危機事件應急管理的虛擬實驗系統，就要在充分理解突發危機事件演化發展過程的基礎上，從中提煉出實驗系統的需求，針對這些需求，用計算機技術復現現實世界中的突發危機情境，可用于開展群體行為實驗。

3 實驗系統需求分析

本實驗系統開展的虛擬實驗是希望可以復現真實世界中的突發危機事件及其引發的群體行為，因此實驗流程要與真實世界中事件的演化過程一致。突發危機事件以及群體行為的演化過程可以分為前期、中期和后期三個階段。前期未發生突發危機事件，也可以稱之為平靜期，此時還沒有形成群體行為;中期即是發生了突發危機事件，也可以稱之為危機期，個體的情緒、想法開始在群體中蔓延，個體與個體之間相互影響、相互作用，群體行為涌現，事態擴大;事件后期，官方媒體發出聲音、政府采取干預行為等，引導人們擺脫非理性、盲目的群體行為，事態逐漸穩定。

3.1 實驗系統的基本要素

首先要把真實的突發危機情境組成進行分割、并提取出關鍵的要素，使系統的目標更為明確、實驗思路更加清晰。本實驗包括的要素有：人、場景、情節、時間、資源。

（1）人：人是群體行為的基礎，在本實驗中即是指被試。既然要研究群體行為，就需要有許多被試同時來參加實驗。

（2）場景：場景是指由人與環境中互相作用而構成的場面。例如，高樓發生火災，周圍有人逃竄。實驗系統需要把這一場景展現給被試，被試才能如臨其境，真切體驗危機刺激。

（3）情節：情節是指在場景中發生的事件。例如，場景是一群人在圖書館看書，情節是突然發生了火災。為了使實驗順利進行，就需要設計合乎邏輯、合乎常理的情節。

（4）時間：實驗過程中要有時間概念。例如，被試必須在給定的時間內做出決策、不能無限制地延長時間，不同的被試經歷的場景不同、但經歷的時間是相同的。

（5）資源：在突發危機事件中，資源主要是指用于逃生、生存的資源，例如逃生通道、救生船的座位、滅火器等。

3.2 突發危機事件時群體行為的交互性

在現實的突發危機事件中，正是因為有交互，才能最終形成群體行為。交互性是目前虛擬實驗系統都缺乏的。交互性主要包括兩個方面，個體之間的交互、個體與情境之間的交互。

個體之間的交互是指：在實驗的過程中，被試之間可以進行信息的傳播、交流，商討當前事態會如何發展、應該如何決策等;被試可以看到其他被試的決策，思考是否要根據其他被試的決策來調整自己的決策。

個體與情境之間的交互是指：在實驗的過程中，被試選擇使用資源，會導致資源的剩余量減少，如果資源都被占用了，則其他被試無法使用;被試可以看到自己周圍有多少人，即自己所處的場景中的被試人數，被試離開和進入某一場景都會影響這一場景中的被試人數。

3.3 實驗流程分析

實驗的流程是，所有被試同時沉浸入虛擬情境，然后對決策問題進行選擇;然后，系統將基于實驗劇本，根據被試的選擇，被試將進入下一個場景，直到實驗結束。為了更好地復現真實世界中的演化過程，在實驗過程中需要滿足幾條規定與約束：

（1）到場同步：所有被試要同時開始實驗，實驗前期都是未發生突發危機事件的平靜期。

（2）突發危機事件開始同步：在時間上，對所有被試來說，突發危機事件是同一時刻發生的，即同時到達危機期。

（3）分支異步：在空間上，不同的被試可能處于不同的場景中、處理不同的任務。

（4）客戶端資源使用異步、約束同步：每個被試都可以自主選擇逃生空間，但逃生空間可容納人數有限，當逃生空間被占滿，則其他被試無法選擇。

（5）了解離場和到場的實時狀態：每個被試都可以得知在同一場景的其他被試是否離開此場景、是否有其他被試進入自己所在場景（即周圍被試的選擇與狀態）。

（6）突發危機事件結束同步：被試感受到突發危機事件結束是在同一時刻。

（7）實驗結束同步：所有被試要同時結束實驗。

4 實驗系統的技術實現

實驗系統基于Client/Server（客戶端/服務器端）架構。在實驗的大多數時間各客戶端在異步執行任務，服務器端不干涉、只是監測;在某些特定的時間節點需要由服務器端來同步。

本章主要介紹實驗系統的體系結構、同步算法與交互算法的實現。算法實現給出了關鍵的偽代碼，符合C#語法規則。異步執行沒有用到特殊的算法、編程技巧，不詳細介紹。

4.1 系統體系結構

本實驗系統示意圖如圖1所示。每個被試使用一個客戶端，客戶端展示虛擬危機情境、決策問題。此外，每個客戶端都配套有一款腦電信號采集儀，實驗時可以連接采集儀，接收特定時段的腦電數據。服務器端接收各客戶端的信息，通過集中管理來同步各客戶端。如果客戶端之間要交流，也以服務器端為中介來實現。為了降低數據存儲與通信的壓力，各客戶端調用本地存儲的音頻、視頻文件，展現虛擬情境，采集并存儲被試的數據。

4.2 到場同步算法實現（所有客戶端同步啟動）

實驗開始前，在服務器端指定客戶端的總數，即被試人數。服務器端要確認已連接成功的客戶端數量是否等于指定的總數。確認等于后，服務器端向所有客戶端發送實驗開始指令（“started”），所有客戶端同步開始實驗，被試進入虛擬情境。偽代碼如表1所示。

4.3 交互算法實現

4.3.1 統計處于某場景的被試數量

當被試1來到場景1時，客戶端1將展現相應的測試問題，同時發送“count”給服務器端，表明自己到達場景1;服務器端接收到后，向所有客戶端發送“count”，通知所有客戶端“客戶端1到達場景1”;各客戶端接收到“count”后，判斷自身是否處于場景1。如果也處于場景1，則在本地更新信息，即到達場景1的客戶端數量在原來基礎上加一。偽代碼如表2所示。

4.3.2 統計執行各項行為的被試數量

被試1選擇問題的選項后，客戶端1發送“modify”給服務器端，表明自己選擇了某一選項，即采取了行為1。服務器端接收后，向所有客戶端發送“increase”，通知所有客戶端“客戶端1采取了行為1”。各客戶端收到“increase”后，在本地更新信息，即采取行為1的客戶端數量在原來基礎上加一。偽代碼如表3所示。

4.3.3 不同被試之間的交流

當被試想要發出信息與周圍人交流，被試所對應的客戶端會把被試的姓名以及交流信息發送至服務器端。當服務器端接收到這些信息后，再把信息轉發給同一場景中的其他客戶端。代碼實現與統計處于某場景的被試數量相似，不具體介紹。

4.4 突發危機事件同步算法實現

當客戶端到達指定節點后，給服務器端發送“ready”，表明已經到達指定節點，等待突發危機事件同步指令。服務器端接收到“ready”后，修改該客戶端對應的isReady變量值為True，表明該客戶端已經到達指定節點。服務器端每隔5s檢測各客戶端對應的isReady變量值是否為True。當客戶端都到達指定節點后，服務器端向所有客戶端發送“move”。各客戶端接收到“move”后，同步開始展現危機情境。偽代碼如表4所示。

5 實驗系統的管理學貢獻

前文提到，本實驗系統的目標是模擬真實世界中的突發危機情境。在應用本實驗系統時，研究人員要根據實驗目的和要求，確定突發危機事件的類型、持續時間、危機中遇到的決策題目等，從而設計實驗劇本。還需要準備相應的實驗材料，主要包括媒體文件（視頻、音頻）和題目文件?；趯嶒瀯”?、媒體文件、題目文件等，系統可以生成虛擬場景，由此就可以開展群體的虛擬實驗。

通過虛擬實驗，既可以研究突發危機事件時群體行為的規律，也可以代替社會實驗、提前檢驗危機應對措施的效果、并改進，這就是本系統的管理學貢獻和實際意義。

對于本系統的實際效果，即本系統是否開發成功、是否實現了功能需求、是否真正達成了研究目的，主要從恐慌情緒的喚起與群體行為的交互性衡量。在現實世界中，突發危機事件爆發以后，人們會產生恐慌情緒。恐慌是一種面對突發危機，試圖擺脫、逃離的情緒體驗。恐慌的主要特點是情緒的高喚起，尤其與非危機情境時相比。如果實驗系統生成的虛擬情境越接近真實，就越可以喚起被試對應的情緒，情境越危險，情緒喚起程度越高。而交互性是群體行為的關鍵一環。恐慌情緒的蔓延，群體中的個體失去了理性分析、獨立思考的能力，可能會與其他個體進行交換信息、相互作用，也可能受到群體趨勢的影響，最終會選擇從眾、采取與其他個體一致的行為。

課題組成員運用本系統開展了多次實驗研究，結合腦電數據分析與自我報告的方法，發現危機情境下的情緒喚起程度顯著高于非危機情境下，驗證了本系統生成的虛擬危機情境可以有效地喚起被試的恐慌情緒，再根據實驗系統實時采集的被試行為、決策數據，進行數據分析，發現處于虛擬危機情境中的個體有更高的從眾趨勢、更差的決策表現，等等結論。

因此，本實驗系統成功地實現了功能需求、達成了研究目的，可以有效地模擬突發危機情境，誘發被試的恐慌情緒，實現群體行為的交互性，實驗過程更接近真實情境。以上提到的運用本系統開展的實驗研究成果已陸續發表于國內外期刊、出版專著。

6 結束語

在科學探索上，本實驗系統可用于研究突發危機時群體認知、情緒、行為的特征，研究不同類型、不同程度的危機刺激對群體認知偏差有何影響，探索突發危機情境下生理與心理、行為之間存在的關系，研究不同階段群體行為演化發展的規律等等。在實踐上，本實驗系統可以用虛擬實驗來代替社會實驗，在現實的應急管理實踐以前，在虛擬情境中檢驗各應對措施的可行性，提高應急管理措施在現實應用成功的可能性。但本系統也存在一些不足，例如，虛擬情境依賴于現有的音頻、視頻資料;只能實現視覺刺激、聽覺刺激，沒有觸覺刺激、運動感知刺激等。在今后的研究中，將在這些方面繼續努力。

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