I ndo ne s i a n J o ur na l  o f  E l e c t r i c a l  E ng i ne e r i ng  a nd C o m p u t e r  Sc i e nc e   V o l.   11 ,  N o.   2 A ug us t   201 8 , p p 57 7 ~ 58 4   I S S N :  2502 - 4752,  D O I :  10. 11 591/ i j e e c s . v 1 1 .i 2 .p p 577 - 5 84          577       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c or e . c om / j our nal s / i nde x . php/ i j e e c s   I nt ellig ent  Ag ent   Si m ula t o r in M a s s iv e Cro w d       M o ha m a d,  S. 1 , N a s i r , F.M . 2 ,  Suna r ,   M . S. 3 ,  I sa ,  K . 4 , H a n i f a ,  R .M . 5   Sha h,  S. M . 6 ,   R i bua n,  M . N . 7 ,  Ah m a d ,   A. 8   1 ,4 ,6 ,7 ,8 F acu l t y  o f  E l ect r i cal  an d  E l ect r o n i c E n g i n eer i n g ,  U n i v er s i t i   T u n  H u s s ei n  O n n  M al ay s i a,  J o h o r ,   M al ay s i a   1, 2, 3 U TM - I R D A  D i g i t al  M ed i a C e n t r e,  M ed i a an d  G am e I n n o v at i o n  C en t r e o f  E x cel l en ce,     U n iv e r s iti T e k n o lo g i M a la y s ia ,  J o h o r ,  M a la y s ia   1, 2, 3 F a c u l ty  o f  C o m p u tin g ,  U n iv e r s iti T e k n o lo g i M a la y s ia ,  J o h o r ,  M a la y s ia   5 C e n tr e  f o r  D ip lo m a  S tu d ie s ,  U n i v e r s iti  T u n  Hu sse i n  On n  M a l a y si a ,  Jo h o r ,  M a l a y si a   6 R e s e a r c h C e nt r e  f or   A ppl i e d E l e c t r om a g ne t i c s ,  U ni v e r s i t i  T un H u s s e i n O nn  M a l a y s i a ,  J ohor ,  M a l a y s i a       A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T     A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   J an   15 ,  201 8   Re v i se d   M ar   12 ,  20 1 8   A ccep t ed   M ar   2 8 ,  2 01 8       Cro w d  s i m u l at i o n s  h av e m an y  b en ef i t s  o v er  r eal - l i f e r es ear ch  s u ch  as  i n   co m p u t er  g a m es ,  ar ch i t ect u r e an d  en t er t ai n m en t .  O n e o f  t h e k e y   el e m en t s  i n   th is  s tu d y  is  to  i n c lu d e  e le m e n ts  o f  d e c is io n - m a k i ng  i nt o t he  c r ow d.  T he  a i m   o f  th is  s i m u la to r  is  to  s im u la te  t h e f e at u r es  o f   an  i n t el l i g en t  ag en t  t o  es cap e   f r o m  c r o w de d e nv i r onm e nt s   e s pe c i a l l y  i n one - w a y  c o rri d o r,  t w o - wa y   c or r i dor  a n d f our - w a y  i nt e r s e c t i on.  T he  a ddi t i on of  t he  g r a p hi c a l  us e r   i n t er f ace  en ab l es  i n t u i t i v e an d  f as t  h an d l i n g  i n  al l  s et t i n g s  an d  f eat u r es   of  t he   I nt e l l i g e nt  A g e nt  S i m ul a t or  a nd  a l l ow s  c onv e ni e nt  r e s e a r c h i n t h e  f i e l d of   i nt e l l i g e nt  be ha v i our  i n m a s s i v e  c r ow d.  T hi s  pa pe r  de s c r i be s  t he   de v e l opm e nt  of  a  s i m ul a t or  by  u s i ng  t he  O pe n  G r a phi c s  L i br a r y  ( O pe nG L ) ,   s t a r t i ng  f r o m  t he  pr oduc t i o n of  t r a i ni ng  da t a ,  t he  s i m ul a t i on pr oc e s s ,  unt i l  t he   s i m u l at i o n  r es u l t s .  T h e S o ci al  F o r ce M o d el  ( S F M )  i s  u s ed  t o  g en er at e t h m ot i on of  a g e nt s  a nd  t he  S u pp or t  V e c t or  M a c hi ne  ( S V M )  i s   us e d  t o  pr e di c t   th e  n e x t s te p  f o r  i n te llig e n t a g e n t.   Ke y wo rd s :   Cro w d   I n te llig e n t   Ag e n t   S up por t  V e c t or   M a c hi ne   S o ci al  F o r ce M o d el   O pe nG L   C opy r i g ht   ©  201 8   I ns t i t ut e  o f  A d v anc e d E ngi ne e r i ng  an Sc i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   M o h a m ad ,  S ,   F acu l t y  o f  E l ect r i cal  an d  E l ect r o n i c E n g i n eer i n g ,   Un i v e r si t i  T u n  Hu sse i n  O n n  M al ay s i a,   J o h o r ,  M al ay s i a .     E m a il:  s ha m s ul m @ ut h m. e d u. my       1.   I NT RO D UCT I O N   C r o w d   m o d el l i n g   h as  b eco m e i n cr eas i n g l y  i m p o r t an t  o v er  t h y ear s  d u e t o  i t s   w i d e r an g e o f   ap p l i cat i o n s .  I t s  ex t en s i v e u s e  can  b e s een  p ar t i c u l ar l y  i n   m o v i es  a n d  co m p u t er  g a m e s .   Mo v i e s  s uc h a s   Th e   L or d of  t he  R i n gs   se r i e s ,   H u go   a nd   W or l W ar  Z   e m b r ace  v i r t u a l  cr o w d  d u e t o  t h e l o w e r  co s t  o f  g en er at i n g   c r o w d  r a t he r  t ha hi r i n g e xt r a s .  G a m e s  s uc h a s  t he   A s sa s s i n s Cre e d   s e r i e s ,  on  t h e  ot h e r  ha n d,   m ode l  c r o w t o  i m p r o v e g a m er s  ex p er i en c e ,  m a k i n g  t h g a m i n g  e x p er i en ce  m o r e r eal i s t i c.   T h er ar b as i cal l y   t h r ee  ap p r o ach es   t o   m o d el   t h cr o w d .   T h f i r s t   ap p r o ach   i s   b y   e x p e r i m en t i n g   w i t h h u m a ns  i r e a l - w o r l d .  T h i s  ap p r o ach  i s  u s ed  p ar t i cu l ar l y   i n  t h e a v i at i o n  i n d u s t r y ,   w h er e ai r cr af t   m an u f act u r er s  n eed  t o  t es t  t h e ev acu at i o n  ef f ect i v e n es s  o f  n e w  ai r cr af t s  t o  g et  ap p r o v al  f r o m  t h e ai r  s af et y   a u th o r itie s .  U n le s s  t h e r e  is   n o  r e q u ir e m e n t f r o m  t h e  a u t h o r itie s ,  th i s  a p p r o a c h  is  d if f ic u lt  to  c a r r y  o u t d u e  to   t h e et h i cal  an d  l e g al  co n cer n s   [1 ],  [ 2 ] .   T h e s eco n d  ap p r o ach  u s es  r eal - l i f e  a ni m a l s  t hr o u gh e xp e r i m e nt s  s uc h a s  i [3 ] .  I t  i s  a r el at i v el y   n e w   ap p r o ach  i n  t h e  cr o w d   m o d el l i n g  r es ear ch   f i el d   [4 ]   a nd  i s   m a i nl y u s e d  t o  s i m u l a t e  e m e r ge nc y s i t ua t i o ns .  T hi s   ap p r o ach  w a s  i n t r o d u ced  as  an  al t er n at i v e t o  t h e f i r s t  ap p r o ach  d u e t o   t h e l i f el i k e n at u r e b et w ee n  t h m o t i o n   o f  h u m an s  a n d  an i m al s  s u c h  a s  an t s .  H o w e v er ,  t h i s  ap p r o ach  h a s  o n e   m aj o r  d r a w b ack .  P ar a m et er s  s u c h  as  t h e   v e lo c it y ,  a n d  th e  s ta r tin g  a n d  t a r g e t p o s itio n s  a r e  d if f ic u lt to   c o n tr o l.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   2 A ug us t  2018   :   5 77     584   578   T h e t h i r d  ap p r o ach  r eq u i r es  r es ear ch er s  t o  d ev e l o p  a s i m u l at i o n  i n  o r d er  t o  cr eat e t h e v i r t u al  cr o w d   [5 ],  [6 ] .   T h i s  i s   t h e   l o g i cal   a p p r o ach  f o r   m o s t   r es ear c h er s  d u t o  t h co n s t r ai n t s  a n d  d r a w b ack s  o f   ear l i er   m en t i o n ed  ap p r o ach es .   T he r e  a r e  m a n w a ys  t o  d e ve l o p  t he  s i m u l a t i o n s ys t e m .  T hi s  i nc l ud e s  t he  u s e  o f   a na l ys i s  a nd  d e s i g ni ng  t o o l s  s uc h a s  M A T L A B ,  ga m e  e ngi ne s  s uc h a s   U ni t y  a nd   gr a p hi c s   A p p l i c a t i o n   P r o g r am m i n g  I n t er f ace ( A P I )  s u c h  as  t h e O p en  G r ap h i c s  L i b r ar y  ( O p en G L )   [7 ],  [8 ] .   T h e r e f or e ,  t h e  pu r pos e  of  t h i s   w or k  i s  t o de v e l op a n  i n t e l l i ge nt  a ge nt  t ha t  c a m a ke  d e c i s i o ns   f o r  t he   n e x s te p  p o s itio n  i n  a  d e n s e  c r o w d  s i m u la t io n   w it h i n  t h e  s h o r te s t ti m e  p o s s ib le .  S in c e  it is  d if f ic u lt to   d e s c r ib e   th e   d e c is io n   r u le s   i n   a n   e x p lic it  f o r m ,   a   m a c h in e   le a r n in g   te c h n iq u e   w h ic h   i s   t h e   S u p p o r V e c to M ach i n es  ( S V M s )  b y   V ap n i k  i s  i m p l e m e n t ed .  S V M  i s   w i d el y   u s ed  i n   m a n y   f i el d s  s u c h  a s  i m ag e   c la s s i f ic a tio n   [9 ],  [1 0 ] ,  m o t i o n r ul e s  l e a r ni n [ 11]   a nd  w a l ki n g m o t i o r e c o g ni t i o [ 12] .  T he  r e s ul t s  o f  t hi s   w o r k a r e  s ho w n i n t he  I n t e l l i g e nt   A ge nt  i n M a s s i ve   C r o w d   S i m ul a t o r .  T hi s  s i m ul a t o r  c l e a r l y  s ho w s   ho w  t he   in te lli g e n t  a g en t  can  d eci d e w h i c h  r o u t e t o  c h o o s e t o  r each  t h e t ar g et  p o s i t i o n .  T h u s er  can   m ak s ev er a l   ch o i ces  s u ch  a s  ag e n t  t y p e,  a g en t  f o r m ,   n u m b er  o f  a g en t s  an d  o t h er s .       2.   R ES EA R C H  M ETH O D   T h e   s y s te m   is   d iv id e d   in to   t w o   m a i n   c o m p o n e n t s .   T h e   f ir s c o m p o n e n is   t he   t r a i ni ng  c o m p o ne nt   w h ic h  is  r e s p o n s ib le  f o r  t h e  tr a in i n g  o f  i n te l lig e n t a g e n t,   w h ile  th e  s e c o n d  c o m p o n e n t is  t h e   s i m u la tio n   s y s te m   w h ic h  is  r e s p o n s ib le  f o r  s i m u la ti n g  th e  d e c is io n - m a k in g  c a p a b ilit y  o f  t h e  i n te llig e n t a g e n t i n  th e   S o ci al  F o r ce M o d el  ( S F M )  en v i r o n m en t .       2. 1 A ge n t  C on t r ol  an d  C ol l i s i on  A voi d an c e  u s i n g S F M   T h e  S F M   w a s  or i g i n a l l y  i nt r odu c e d by   [ 13] ,  an d  i s  o n e o f  t h m i cr o s co p i c t ech n i q u e s  i n  cr o w d   s i m u la t io n .  I t  p r e s e n t s  a n  id e a  th a t  t h e  i n te r n a m o ti v a tio n  o f  a g e n ts  to  p e r f o r m  c e r ta in   m o v e m e n t s   w i ll a f f e c t   t he i r   m o t i o n.  T hr o ugho u t  t he  y e a r s ,   m a n y  i m p r o v e m e n t s  ar e m ad e t o  t h e o r i g i n al   m o d e l .  O n e o f  t h e l at e s t   i m p r o v e m en t s  i s   m ad e b y  t h e  r es ear ch er s  i n   [ 14] I n  t h ei r  r es ear ch ,  t h m o d el  p ar a m et e r s  ar e cal i b r at ed  t o   m at c h  t h e r es u l t s  o f  t h e ex p er i m en t s  t h e y   h a v e co n d u ct ed  i n  t h e r eal - w or l d c r o w d.   T h m o d el  d es cr i b es  t h m o t i o n  o f  a n  a g en t  as  t h e co m b i n at i o n  o f  a  d r i v i n g   f o r ce co m p o n en t  a n d   t w o  r ep u l s i v f o r ce c o m p o ne nt s .  E a c h c o m p o ne nt  i s  c a l c ul a t e d  f o r  e ve r y  a ge nt  i n t he  s i m u l a t i o n.  F o r  e ve r y   a ge nt   ,  its  s o c ia l f o r c e     can  b r ep r es en t ed  b y  E q u at i o n  ( E q u a tio n )  1.   T h e  r e l a t i on s h i p of  t he s e  c om pon e n t s   w it h  it s  s u r r o u n d i n g s  is  il lu s tr a te d  in  F ig u r e  1 .       = 0 + +   ( 1)           F i g u r e 1 .  S o ci al  f o r ces       T he   f i r s t   c o m p o ne nt   0 ,   i s   t he   d r i vi n f o r c e   f o r   a ge nt   .   I r e f le c ts   t h e   m o ti v a tio n   o f   th e   a g e n to   m o v e  to w a r d s  its  ta r g e t p o s iti o n .  T h is   m o ti v a tio n  c a n  b e   r ep r es en t ed  b y  E q u a tio n   2 .  P ar am et er   0   r ep r es en t s   t h e d es i r ed  s p eed ,  p ar am et er      r ep r es en t s  t h e t ar g et  p o s i t i o n ,  p ar am et er     r ep r es en t s  t h e cu r r en t   p o s itio n ,  p a r a m e te r     r ep r es en t s  t h e c u r r en t   v el o ci t y  an d  p ar a m et er     r ep r es en t s  t h e r el a x at i o n  t i m w i t h  a   v al u e o f  0 . 5 4  s eco n d s .  N o t t h at  t h e r el a x at i o n  t i m i s  t h e t i m e t ak e n  b y  ag e n t     t o  a p p r o ach  t h d es i r ed   v e lo c it y .   A l s o ,  u n le s s  s ta te d  o th e r w is e ,  a ll c o n s ta n t v a l u e s  p e r ta in in g  to  th e   m o tio n  o f  a g e n t s  in  t h is   w o r k ,   f o l l o w  t h e r eco m m e n d at i o n s   m ad e b y   [ 14] ,   w h i c h  ar e b as e d  o n  t h e act u al  ex p er i m en t  t h at  h as  b ee n  car r i ed   o ut .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       I n te l l i ge nt   A ge nt  Si m ul at or   i n M as s i v e   C r ow d   ( M oham ad,  S. )   579     0 = 0   ( 2)     T h e s eco n d  co m p o n en t     ,  i s   t h e r ep u l s i v f o r ce b et w een   ag en t     an d  t h e o b s t acl w al l .  I t   d es cr i b es  t h e ef f ect s  o f  i n t er act i o n  b et w ee n  t h e m ,   a s  s ho w n i n E q ua t i o n 3 .  P ar am et er     i s t h e  sh o r t e s t   d i s t an ce b et w een  a g en t     an d  t h w al l ,  p ar a m et er s     a nd     a r e  c o ns t a nt s   w i t h va l ue s  o f  3  a nd  0 . 1 ,   r es p ect i v el y ;  an d  p ar am et er       r ep r es en t s  a u n i t  d i r ect i o n  v ect o r  f r o m  ag e n t     to   t he  ne a r e s t  p o i nt  o n t he   w a ll.       =    (3 )     T he  f i na l  c o m p o ne nt    ,  i s  t h e s u m  o f  r ep u l s i v e f o r ces  b et w een  ag e n t     a nd  o t he r  a ge nt s   . I t   d es cr i b es  t h e e f f ect s  o f  i n t er act i o n  b et w een   t h e m ,  a s  s ho w n i n E q u a tio n   4 .  T h e i n t er act i o n  ef f ect s  b et w ee n   a ge nt s     a nd     can  b e d es cr i b ed  i n  t er m s  o f  s p eed  an d   d i r ect i o n al  ch an g es .  T h e f i r s t  ef f ect   w h i c h  i s   r ep r es en t ed  b y   ,   d es cr i b es   t h e d ecel er at i o n   al o n g   t h i n t er act i o n   d i r ect i o n    T h s eco n d  ef f ect ,   o n   t h e   o t h er  h an d ,  i s  r ep r es en t ed  b y   ,  d e s c r i b i ng t he  d i r e c t i o na l  c ha nge s  a l o n  ,  w h er    is   th e  n o r m a l v e c to r   o    o r i en t ed  t o  t h e l e f t .  T h e d e cel er at i o n  an d  d i r ect i o n a l  ch a n g e s  e f f ec t s  ar e d es cr i b ed  i n   E q u a tio n   5 a n d 6,   r es p ect i v el y .       = +   (4 )       =   2   (5 )       =    2   (6 )     I n b o t h E q u a tio n   5 a n d 6,   pa r a m et er     i s  a co n s t an t   w i t h  a v al u e o f  4 . 5  an d  p a r am et er      r e p r e s e n t t h e d i s t a n ce b et w een  b o t h  ag e n t s ,     a nd   .  B o t h  p ar am et er s     a nd     ar e t h e an g u l ar  i n t er act i o n  c o n s t a n t s   w i t h   v al u e s  o f  3  an d  2 ,  r es p ect i v el y .  P a r am et er      de n ot es  t h e an g l e  b et w ee n      a nd    ,  w h er    is  th e  r e s u lt o f   t h e cal cu l at i o n   m ad e b y  u s i n g  E q ua t i o 7 a n    i s  a  uni t   ve c t o r  p o i nt i ng  f r o m  a ge nt     to   .  P ar am et er     i cal cu l at ed   f r o m  E q u a tio n   8 .  P ar a m et er     us e d  i n E q u a tio n   6   r e p r e s e nt s   t he  s i gn  o f      t h at  ca n   b e o b t ai n ed  b y   d i vi d i n g t he   va l ue  o f      b y  t he  a b s o l ut e  va l ue  o f    .       =   (7 )       =      (8 )       = +   (9 )     P ar am et er     i n b o t h E q u a tio n   7  an d  8  r e p r es en t s  t h e i n t er act i o n  v ect o r  b et w een  b o t h  ag e n t s ,     a nd   ,   w h i ch  i s   cal c u l at ed   b y   u s i n g   E q u a tio n   9 .   P ar a m et er     i E q u a tio n   8   an d   p ar a m et er     i E q u a tio n   9   ar co n s t a n t s   w i t h   v al u e s  o f  0 . 3 5   an d  2 ,  r es p ect i v el y ,   w h er t h e  f o r m er  p ar am e t er  d en o t es  t h e  s p eed  i n t er act i o n   an d  t h e l at er  p ar a m et er  r ep r es en t s  a  w ei g h t  r e f l ect i n g  t h e r e l at i v e  i m p o r t an ce  o f  v e l o ci t y   ag ai n s t  t h e  p o s i t i o n   v ect o r .  P ar am et er s     a nd     ar e t h e v el o ci t y  o f  ag e n t s     a nd   ,   r es p ect i v el y .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   2 A ug us t  2018   :   5 77     584   580   2 . 2  I nt e l l i g e nt  A g e nt  T r a i ni n g  I nput   T he  t r a i ni n g i np ut  c o ns i s t s  o f   1 8  f e a t ur e s  a s  s ho w i n T a b l e  1 .       T a b l e   1 .  E i ght e e n ( 1 8 )  F e a t ur e s  f o r  T r a i ni ng I np ut   A g e n t   N u m b er  o f  F ea t u r es   D et a i l  o f  F ea t u r es   I n te ll ig e n t A g e n t   2   v e l o c i t y  x ,  v x 0   v e lo c it y   y ,  v y 0   Ne a r b y   A g e n t  # 1   4   p o s i t i o n  x,  p x 1   p o s i t i o n  y ,  p y 1   v e l o c i t y  x ,  v x 1   v e lo c it y   y ,  v y 1   N e a r b y   A g e n t  # 2   4   p o s i t i o n  x,  p x 2   p o s i t i o n  y ,  p y 2   v e l o c i t y  x ,  v x 2   v e lo c it y   y ,  v y 2   N e a r b y   A g e n t  # 3   4   p o s i t i o n  x,  p x 3   p o s i t i o n  y ,  p y 3   v e l o c i t y  x ,  v x 3   v e lo c it y   y ,  v y 3   N e a r b y A g en t  # 4   4   p o s i t i o n  x,  p x 4   p o s i t i o n  y ,  p y 4   v e l o c i t y  x ,  v x 4   v e lo c it y   y ,  v y 4       I n t hi s   w o r k,  ha l f  e l l i p s e  o f  i nf l ue nc e  i s   us e d  t o  ge t  t he   f i r s t  f o ur  o f  t he   m o s t   s i g ni f i c a nt   ne a r b ag en t s .  T h i s  i d ea i s  s i m i l ar  t o  t h e P er s o n al  R eact i o n  B u b b l e ( P R B )  i n   [ 15]           F i g u r e 2 .  G r ap h i cal  U s er  I n t er f ace ( G U I )  f o r  g et  t r ai n i n g  i n p u t       F i g ur e  2  s ho w s   s e ve w a yp o i nt s  t ha t  t he  a ge nt s   m a y p a s s .  T he s e  s e ve w a y p o i nt s  a r e  a l s o  kno w n a s   cl as s  l ab el s .  T h e co m b i n at i o n   o f  cl as s  l ab el s  a n d  1 8  f eat u r es   i s  al s o  k n o w n  a s  t h e t r ai n i n g  d at a f o r  S V M .     T he  a ge n t  i s  r e d  i s  t he  a ge nt  t ha t  i s  b e i ng  t r a i ne d   f o r   m a ki n g d e c i s i o ns  ( i nt e l l i ge nt  a ge nt ) ,   w hi l e  t he   ag en t s  i n  b l ac k  ar e i t s   n e i gh bou r i ng  a g e n t s .  D e pe n di ng on  t h e  pr e de t e r m i n e d v a r i a bl e ,  t h e  n um be r  of   ne i g hb o ur i ng a ge n t s  c a va r y   b e t w e e n 4 ,  5   o r   6  a ge nt s .  T he  i nt e l l i ge nt  a ge nt  i s  a l w a ys  i ni t i a l l y  p o s i t i o n a t  t he   o r ig in   o n   th e  lo c a l c o o r d in a t e   s y s te m   a n d   h a s  a   f ix e d   ta r g e t a lo n g   t he   - a xi s   a s   s ho w n   i F i g ur e  2 .   E a c ne i g hb o ur i ng a ge n t s  o n t he  o t he r  ha nd ,  ha ve  r a nd o m  i ni t i a l  a nd  t a r ge t  p o s i t i o n s ,  b o t h o n t he  l o c a l  c o o r d i na t e   s y s te m .  D u r i n g  e a c h  tr a in i n g  ite r a tio n ,  a ll a g e n ts   w ill a u t o m a tic a ll y   m o v e  u s in g  t h e  S F M  a s  th e ir  c o n tr o m ech a n i s m .  T h en ,  b as ed  o n   t h e t r ai l i n g  p at h  co l o u r ed  i n  o r an g e,  t h u s er   w i l l  s e l ect  t h e b es t  av o i d an ce   w a y p o in f o r  th e  in te lli g e n t a g e n t.     2 . 3  Si m ul a t i o n o f  I nt e l l i g e nt   A g e nt  a nd O t he r  A g e nt s   T h is  r e s e a r c h  u t iliz e s  th e  O p e n G L  to   v i s u a l iz e  t h e  p o s itio n ,   m o v e m e n t  a n d  i n te r a c tio n  o f  a ll a g e n ts   i n  t h e s ce n e.  T h e s ce n e i s  cr eat ed  i n  t w o - d i m e ns i o na l  ( 2 D )  vi s ua l i z a t i o s i nc e   t hi s  r e s e a r c h f o c us e s  o n t he   b e ha vi o ur a l  a s p e c t ,  r a t he r  t ha n p r o d uc i n g a   hi gh - q u a l i t y  v i s u al i za t i o n .   A l l  ag e n t s  ar e r ep r es en t ed  i n  a ci r cl e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       I n te l l i ge nt   A ge nt  Si m ul at or   i n M as s i v e   C r ow d   ( M oham ad,  S. )   581   s ha p w h er e t h e i n t el l i g e n t  a g en t   i s  co l o u r ed  i n  r ed   w h i l t h e o t h er  a g en t s  i s  co l o u r ed  i n  b l ack .  T h e ag e n t s   h av e  r an d o m  i n i t i al  an d  t ar g e t  p o s i t i o n s .  O b s t acl e   w al l s ,  o n  t h e o t h er   h an d ,  ar e r ep r es e n t ed   w i t h   l i n e s .  T h p o s itio n  o f  th e   w a lls  i s  p r e d e te r m in e d  d e p e n di ng  on  t h e  s i t u a t i on  be i ng  s i m ul a t e d.   E a c h  a g e n h a s   f o u r  i m p o r ta n t p a r a m e te r s  to  c o n tr o l it s   m o tio n .  T h e  p a r a m e te r s  a r e   p o s itio n   v e lo c it y   ,  m a x i m um  s pe e ,  a n d  ta r g e t p o s itio n  o r  p o s itio n s .   A d d itio n a l l y ,  e a c h  ta r g e p o s itio n  is   r ep r es en t ed  b y  a d i s k   w i t h  a cen t r e p o s i t i o n      a nd  r a d i us    .   T h r ee d i f f er en t  s i t u at i o n s  ar e d ef i n ed  t o  t es t  an d  ex p er i m e n t  t h e p r o p o s ed  t ech n i q u e.  T h e s i t u at i o n s   ar e t h e o n e - w a y  c o r r id o r  s im u la tin g  th e   u n id ir e c tio n a l f lo w   o f  o th e r  a g e n ts ,  th e  t w o - w a y   c or r i do r  s i m u l a t i ng  t he  b i d i r e c t i o na l   f l o w  o f  o t he r  a ge n t s  a nd  f i na l l y,  t he  f o ur - w a y  j unc t i o n s i m u l a t i n g t he  c r o s s i ng  f l o w  o f  o t he r   a g e n t s .  N o te  th a t,  i n  a ll t h e s e  s itu a tio n s ,  t h e  in te l lig e n t a g e n t w il l c r o s s  th e   f lo w  o f  o t h e r  a g e n ts .       3.   RE S U L T S  AND AN AL Y S I S   3. 1 C on t r ol  W i n d ow   F i gu r e  3 s h o w s  a  c on t r ol   w i ndo w   w he r e  us e r s  c a n   s e l e c t   m ul t i pl e  opt i ons .  T h e  w i n dow  i s   di v i de d   i n t o  t w o   m ai n  s ect i o n s .  T h f i r s t   s ect i o n ,  g r o u p s  t h e  p ar am et er s   t o   m a n a g e t h e s i m u l a t i o n  as p ect  o f  t h e   s ys t e m .  T he r e  a r e  t w o  t y p e s   o f  a ge nt s  t ha t  t he   us e r s  c a n c ho o s e   w hi c h i s  e i t he r  no r m a l  o r  i nt e l l i ge nt .  U s e r s   can  al s o  ch o o s e t h e t y p e s  o f  s itu a tio n s   w h e t h e r  it is  t h e  o n e - w a y  c o rri d o r,  t h e  t w o - w a y c o r r i d or  o r  t he  f o ur - w a y j unc t i o n.  O p t i o ns   f o r  t he   nu m b e r  o f  a ge nt s  a r e  1 0 0 ,   2 00 ,  3 00  o r  4 00 .  F o r  i nt e l l i ge nt   a ge nt s ,  t he  t r a i ni ng   m o d el s  t h at  t h u s er s  ca n   u s f o r  d eci s i o n   m a k i n g  ar e t h e t r a i n i n m ode l s  f or  4 a g e nt s ,  5  a g e n t s  a n d 6 a g e n t s   o r  th e  c o m b i n a tio n  o f  a ll th r e e   m o d e ls .  T h e  u s e r s  c a n  c lic k  o n  th e  s i m u la tio n  b u tto n  to  s ta r t th e  s i m u la tio n ,   th e  s to p  b u tto n  to   s to p  th e   s i m u la tio n  a n d  t h e  r e s e t  b u tto n  to  r e s e t th e  s i m u la tio n .  T h e   s e c o n d   s e c t i o n,  gr o up s   t h s et t i n g s  t o   m a n ag e  t h e d i s p l ay  as p ect  o f  t h s i m u l at i o n .   T h er e ar e t w o   f o r m s  t o  r ep r es en t  a n  a g en t   w h i c h   is   e it h e r  a   tr ia n g le   o r  c ir c le .   T h e  u s e r s  c a n   a ls o   c h o o s e  to  d is p la y   th e  s ta ti s tic s ,   v e lo c it y   v e c to r ,   v e c to r   to   ta r g e t a n d  tr a ili n g p a t h.           F i gu r e  3.  C on t r ol   w i n do w       3 . 2  Si m ul a t i o n W i ndo w   F i g ur e  4  s ho w s  a n e xa m p l e  o f  s i m u l a t i o n i n t he  c a s e  o f  a n  i nt e l l i ge nt  a ge nt  i n a  o ne - w a y  c or r i dor   s itu a tio n .  T h e  in te lli g e n t a g e n t   w ill  m o v e   f r o m  th e  i n itia l p o s itio n   to  th e  ta r g e t p o s itio n   w h i le  th e  o th e r  a g e n ts   w i l l   m o v f r o m   l ef t  t o  r i g h t .  T h e l i n e at  eac h  a g e n t  s h o w s   t h e v el o ci t y   v ect o r  f o r  each  a g e n t ,   w i t h  eac h  a g en t   h a v i n g  d i f f e r e n t  d ir e c tio n  a n d  le n g t h .  T h is  s it u a tio n   w i ll c r e a te  a   h i g h  f o r c e   f r o m  le f t to  r ig h t.   T he  i nt e l l i ge nt   a g e n w i ll tr y  to  r e s is t th is  f o r c e  a s  th e  in te ll ig e n t a g e n w ill  m o v e  f r o m  to p  to  b o tto m .  T h e  ti m e  ta k e n  f o r  th e   in te lli g e n t a g e n to  tr a v e f r o m  t h e  i n itia l p o s itio n  to  t h e   ta r g e t is  d i s p la y e d  a n d  r e c o r d e d  a s  p a r t o f  th e   s ta tis t ic a l a n a l y s i s.     S i m ul a t i on s et t i ngs   D i s pl ay  s et t i ngs   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   2 A ug us t  2018   :   5 77     584   582       F ig u r e  4 .  I n te llig e n t a g e n t in  o n e - w a y  c o r r id o r  s itu a tio n           F ig u r e  5 .  N o r m a l a g e n t in  t w o - w a y  c o r r id o r  s itu a tio n       F i g ur e  5  s ho w s  a  no r m a l  a ge nt  i n a  t w o - w a y  c o r r id o r   w h e r e  s o m e  a g e n ts   m o v e   f r o m  le f t to  r ig h t   w h ile  o th e r s   m o v e   f r o m  r ig h t   to  le f t .  T h e f o r ce i s   m o r e b al a n ced  as  co m p ar ed  t o  t h e o n e - w a y  c o rri d o r.  S i n c e   a n o r m al  ag e n t  i s   s el ect ed  as   t h e a g en t   m o d e,  t h er e ar n o  ag en t s  t h at  ar e co l o u r ed  i n  b l u e ( ag e n t  o r  a g en t s   w i t hi n t he  ne i g hb o ur ho o d  o f  t he  i nt e l l i ge nt  a ge nt ) .           F ig u r e  6 .  I n te lli ge nt  a ge n t  i f o ur - w a y j unc t i o n s i t ua t i o n       F i g ur e  6  s ho w s   t he   i nt e l l i ge nt  a ge nt  s i m ul a t i o n i n a   f o ur - w a y  j u n c tio n   s it u a tio n .   N o te  th a t th e r e  a r e   a g e n t s   m ovi ng   f r o m   l e f t   t r i g h t ,   r i gh t   t l e f t ,   t op  t bot t om   a n f r o m   bot t o m   t t op.   T h e r e   a r e   f ou r   bl u e   a ge nt s   w h i c h a r e   t he   f o ur   ne i ghb o ur i n g a ge nt s   ne a r e s t   t o   t he   i n t e l l i ge n t   a ge nt .   T he s e   ne i ghb o ur i n a ge nt s   n e e d  to  b e  c o n s id e r e d  w h e n  th e  in te lli g e n t a g e n t is  d e c id i n g   th e  b e s t r o u te  to  ta k e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       I n te l l i ge nt   A ge nt  Si m ul at or   i n M as s i v e   C r ow d   ( M oham ad,  S. )   583   3 . 3  D i s c u ss i o n   B a s e d  o n t he   gr a p h i n F i g ur e   7 ( a ) ,  w he n t he  n u m b e r  o f  a ge nt s   i s  s p a r s e  ( 1 0 0  a ge nt s )  i n t h e  o ne - wa y   co r r i d o r ,  t h e i n t el l i g en t  ag e n t   r each ed  t h t ar g et  at  al m o s t  t h e s a m t i m e as   t h n o r m a l  a g en t .  H o w ev er ,  b y   i n c r e a s i n t h e   n um be r   o f   a g e n t s   f r o m   200  t 400  a n t h us ,   m a k i n t h e   s c e n e   m or e   c r ow de d,   t h e   r e s u l t   i s   d i f f e r e nt .  T he  i nt e l l i ge nt  a ge n t   w o ul d  r e a c h t he   t a r ge t   f a s t e r  t ha n t he   no r m a l  a ge nt .   S i m i l a r  a na l ys i s  i s  a l s o   d e r i ve d  i n t he  t w o - w a y  co r r i d o r   w h er e t h e i n t el l i g e n t  a g en t  r each es  t h e t ar g e t  i n  a  s h o r t er  p er i o d   o f  t i m e a s   co m p ar ed  t o  t h n o r m al  a g e n t  as  s ho w n  i n F i g ur e  7 ( b ) .  T hi s  s ho w s  t ha t  t he  i nt e l l i ge nt  a ge nt  i s  s ui t a b l e   t o  b e   u s ed  i n  cr o w d ed  ar eas .           ( a)   O ne - W a y  C or r i dor   (b )   T wo - W a y  C or r i dor   F i gu r e  7.   C o m p a r i s o n b e t w e e n no r m a l  a ge nt  a nd  i nt e l l i ge nt   a ge nt   s i m u l a t i o n b a s e d  o n n u m b e r  o f  a ge nt s           ( a)   500 a g e nt s   (b )   100 a g e n t s     F i gu r e  8.   P at h  t r ai l i n g  co m p ar i s o n  i n  cr o w d ed  an d  s p ar s e ar eas       F i g u r e 8  s h o w s  t h e t r ai l i n g  p at h  b et w een   t h e cr o w d ed  an d  s p ar s e ar eas .  C r o w d ed  ar eas   h a v e a h i g h er   f o r ce as  co m p ar ed  t o  t h e s p ar s e ar eas .   T h i s   w i l l   m a k e i t   m o r e d i f f i cu l t   f o r  th e  in te lli g e n t  a g e n t to  g e t to  th e   t ar g et  b ecau s e t h er e i s  a  h i g h er  f o r ce f r o m  l e f t  t o  r i g h t .  I t  can  al s o  b e o b s er v ed  t h at  t h e  t r ai l i n g  p at h  o f   t h e   i n t el l i g e n t  a g en t   w i l l  b e l es s  d i r ect  i n  cr o w d ed  ar eas  as  co m p ar ed  t o  t h e l es s  cr o w d ed  ar eas   w h er i t s  p at h  t o   t h e t ar g et  p o s i t i o n   w i l l  b e m o r e d i r ect .   T h i s  s i m u l at i o n  s h o w s  t h at   w h en  t h e ag e n t s  ar e i n  a cr o w d ed  ar ea,   th e y   w i ll  b e   m o r e   a f f e c te d   b y   t h e   f o r c e   s u r r o u n d i n g   t h e m .   T h e r e f o r e ,  it  w ill  b e   m o r e   d if f ic u lt  f o r  th e m   to   d eci d e   th e  b e s t r o u te  to  ta k e .       4.   CO NCL U S I O N   B a s e d  o n t he  f i nd i ng s  o b t a i ne d ,  t he  r e s ul t i ng s i m u l a t o r  i s  p r o ve n us e f ul  t o  s ho w  t he   m o ve m e nt  o f   n o r m al  a g en t s  an d  i n t el l i g e n t  ag en t s  i n  a cr o w d ed  e n v i r o n m e n t .  S o m e p ar a m et er s  ca n  b e al t er ed  i n  t h c on t r ol  w i n do w   t o m a k e i t  eas i er  f o r  t h e u s er s  t o  car r y  o u t  t h e an al y s i s  b as ed  o n  t h e s i m u l at i o n  r es u l t s .  I n  t h e   f u tu r e ,  a s  a n  a d d itio n  to  th e  t h r e e  e x is tin g  s itu a tio n s ,  o t h e r  s itu a t io n s  c a n  a ls o  b e  in c l u d e d  in  th i s  s i m u la to r ,   s u c h  a s  c i rc u l a m o v e m e n t  (i . e .  ‘ t a w a f’ ) o r ra n d o m   m o v e m e n t ,  t o  o b s er v e an y  d i f f er en ces .       ACK NO W L E D G E M E NT S     T he  a ut ho r s   w o ul d  l i ke  t o  a c kno w l e d ge  U ni ve r s i t i  T un H us s e i n O n n M a l a ys i a  ( U T H M )  f o r  t he   f u nd i ng o f  t hi s   w o r k u nd e r  t he  T i e r - 1  R es ear ch  G r an t  ( U 8 4 9 ) .     0 2 0 0 00 4 0 0 00 6 0 0 00 8 0 0 00 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 N o r m al  A g en t I n te ll ig e n t A g e n t 0 1 0 0 00 2 0 0 00 3 0 0 00 4 0 0 00 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0  N o r m a l  A g e n t I n te ll ig e n t A g e n t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   2 A ug us t  2018   :   5 77     584   584   R EF ER EN C ES   [ 1]   C .  S al o m a,  G .  J .  P er ez,  G .  T ap an g ,  M .  L i m ,  an d  C .   P al m es - S a l o ma ,   S el f - O r ga ni z e d Q ue ui n and  Sc al e - F r ee  B e hav i or  i n R e al  E s c a pe  P an i c ,   P r o ceed i n g s  o f  t h e N at i o n al  A c ad em y  o f  S ci en ces ,  v ol .  100,  n o.  21,   pp.   11 94 7 119 52 ,   O c t .  20 03.   [ 2]   F . E . H . W i j e r m a ns ,  “ U nde r s t a ndi ng  C r ow d B e ha v i our :  S i m ul a t i ng  S i t ua t e d I ndi v i dua l s ,  P h. D  T he s i s ,  U ni v e r s i t y   of  G r oni ng e n,  G r oni ng e n,   20 11.   [ 3]   E . A l t s h u l e r , O .  R a m o s , Y . N ú ñ e z , J . F e r n á n d e z , A . J . B a t i s t a - L e y v a,  an d  C .  N o d a,  “S y m m et r y  B r e ak i n g  i n   E s cap i n g  A n t s , ”  T h e A m e r ic a n  N a tu r a lis t ,  vo l .  16 6,  no .   6 ,   p p.  64 3 64 9,  20 05 .   [ 4]   X .   Z he ng ,  T .  Z ho ng ,  a nd  M .  L i u,  “ M ode l i ng  C r ow d E v a c ua t i on  of  a  B ui l d i ng  B a s e d o n S e v e M e t ho dol og i c a l   A p p r o ach es , ”  B ui l d i n g a nd  E nv i r onm e nt ,   v ol .  44 ,   n o.  3,  pp .   4 37 4 45,  20 09 .   [ 5]   Z .  W an g ,  “P u b l i c E v acu at i o P r oc e s s  M ode l i ng  a nd S i m ul a t i a on  ba s e d o n C e l l ul a r  A ut om a t a ,   T E L KO M NIKA   ( T e l e c om m uni c at i on ,  C om put i n g,  E l e c t r oni c s  a nd  C o nt r ol )   ,  v ol .  1 1,  n o.   11 ,  p p.   64 68 64 76 ,  2 01 3.   [ 6]   N .  A bdul l a s i m ,   A .  H .  B a s or i ,  S .  H j ,  a nd S .  A bdul l a h,   V e l oc i t y   P e r c e pt i on  :   C ol l i s i o H a ndl i ng   T e c hni q ue   f or   A g en t   A v o i d an ce B eh av i o r ,   T E L K O M N I K A   ( T e l e c om m uni c at i o n,  C om p ut i ng,  E l e c t r o ni c s  an d C ont r o l ) ,  vo l .  11,   no.  4,  pp .   2 26 4 2 27 0,  20 13 .   [ 7]   S .  M o h am ad   e t a l. ,  “M ak i n g  D eci s i o n  f o r  t h e N ex t  S t ep  i n   D en s e C r o w d S i m ul a t i on U s i ng  S up por t   V e c t or   M ach i n es , ” i n   P r oc e e di ngs  of  t he  15t h A C M  SI G G R A P H  C on f e r e nc e  on V i r t ual - R e al i t y  C ont i nu um  and I t s   A ppl i c at i ons  i n I nd us t r y   -   V R CA I ’1 6 ,  20 16 ,  pp .   2 81 28 7.   [ 8]   F .  M o h d  Na si r   e t a l. ,  “ S i m ul a t i ng  G r oup F or m a t i on a n d B e ha v i o ur  i n   D en s e C r o w d , ” i n   P r oc e e d i ngs   of  t he  1 5t h   A C M  SI G G R A P H  C onf e r e nc e  o V i r t ual - R e al i t y  C on t i n uum  a nd  I t s  A pp l i c at i ons  i n  I n dus t r y   -   V R C A I  ’ 1 6 ,  20 16 ,  pp.   289 29 2.   [ 9]   M .  N o r z a li,  H .  M o h d ,  Y .  N iz a m ,  S .  S u h a ila ,  a n d  M .  M .  A .  J a m il,  “ A n  o p tim iz e d  lo w  c o m p u ta tio n a l a lg o r ith m  f o r   hum a n f a l l  de t e c t i on f r om  de pt h i m a g e s  ba s e d on  S u pp or t   V e c t or   M a c hi ne  c l a s s i f i c a t i on,  pp .  4 07 412 ,  2 01 7.   [ 1 0]   M .  K a m al ,   A .  N o r ,  I .  M as azh a r ,  an d  F .  A .  R ah m an ,  “C l a s s i f i cat i o n  o f  L ea f  D i s eas f r o m  I m ag e  P r o ces s i n g   T ech n i q u e, ”  I n do ne s i an   J our nal  of   E l ect r i ca l   E n g i n eer i n g  a n d  C o m p u t er  S ci en ce ,  vo l .  10 ,   n o.  1,  pp.  1 91 20 0,  20 18 .   [ 1 1]   M .  O s hi t a  a n d T .  Y os hi y a ,  “ L e a r ni ng  M ot i on R ul e s  f or  A ut on om ous  C ha r a c t e r s  f r o m  C ont r ol  L og s  U s i ng  S up por t   V ect o r  M ach i n e, ”  I nt e r na t i o nal   C onf e r e nc e  o n C om put e r   A ni m at i on  a nd  Soc i al  A ge nt s  2 01 0 ( C A SA   20 10) ,  S ai n t - M al o,  F r anc e . ,  2 01 0.   [ 1 2]   T .  M a t s una g a  a nd M .  O s hi t a ,  “ R e c og ni t i o n of  w a l k i ng   m ot i on us i n g  s uppor t  v e c t or  m a c hi ne ,   P r o c .  IS ICE ,  pp.  33 7 342 ,  2 00 7.   [ 1 3]   D .  H el b i n g  an d   P .  M o l n ár ,  “S o ci al  F o r ce M o d el  f o r  P ed es t r i an  D y n a m i cs , ”  P h y s i ca l  R evi ew  E ,  v ol .  51,   no.   5,  p p.   428 2 4 28 6,  19 95 .   [ 1 4]   M .  M ous s a ï d ,  D .  H e l bi ng ,  S .  G a r ni e r ,  A .   J oha ns s on,  M .  C om be ,  a nd G .   T he r a ul a z ,   E x pe r i m e n t a l  S t udy  of  t he   B eh av i o u r al  M ech an i s m s  U n d er l y i n g  S el f - O r g a ni z a t i on i n H um a n C r ow ds ,   P r oc e e di ngs  of   t he  R oy al  So ci et y o f   L on do B :  B i ol og i c al  Sc i e nc e s ,   v ol .  27 6,  no.   1 66 8,  pp.   2 75 5 27 62,  20 09.   [ 1 5]   M .  W .  B ai g ,  E .  B ar ak o v a,  C .  S .  R eg azzo n i ,  an d   M .  R au t er b er g ,  “R eal i s t i c M o d el i n g  o f  A g en t s  i n  C r o w d   S im u la tio n s ,   F i f t h I nt e r na t i o nal   C onf e r e nc e  o n I nt e l l i ge nt  Sy s t e m s ,  M ode l l i ng an d Si m ul at i on ,   pp .  50 7 51 2,  20 14 .                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.