In the study of collective motion, it is common practice to collect movement information at the level of the group to infer the characteristics of the individual agents and their interactions. However, it is not clear whether one can always correctly infer individual characteristics from movement data of the collective. We investigate this question in the context of a composite crowd with two groups of agents, each with its own desired direction of motion. A simple observer attempts to classify an agent into its group based on its movement information. However, collective effects such as collisions, entrainment of agents, formation of lanes and clusters, etc. render the classification problem non-trivial, and lead to misclassifications. Based on our understanding of these effects, we propose a new observer algorithm that infers, based only on observed movement information, how the local neighborhood aids or hinders agent movement. Unlike a traditional supervised learning approach, this algorithm is based on physical insights and scaling arguments, and does not rely on training-data. This new observer improves classification performance and is able to differentiate agents belonging to different groups even when their motion is identical. Data-agnostic approaches like this have relevance to a large class of real-world problems where clean, labeled data is difficult to obtain, and is a step towards hybrid approaches that integrate both data and domain knowledge.


翻译:在集体运动的研究中,通常的做法是在小组一级收集移动信息,以推断个别代理人及其相互作用的特点,但不清楚人们是否总是能够从集体的移动数据中正确推断个人特点。我们在一个由两组代理人组成的混合人群中调查这一问题,每组代理人都有自己想要的运动方向。一个简单的观察者试图根据自己的移动信息将一个代理人划入其集团。然而,碰撞、代理人的渗透、通道和集群的形成等集体效应使得分类问题非三重性,并导致分类错误。根据我们对这些影响的理解,我们建议一种新的观察算法,仅根据观察的流动信息、当地邻里辅助手段或阻碍代理人移动的方式进行推论。与传统的监督学习方法不同,这种算法以实际洞察和扩缩论据为基础,不依赖培训数据。新的观察者改进了分类工作,并且能够区分属于不同集团的代理人,即使其动作相同,也能够导致分类问题。根据我们对这些影响的理解,我们建议采用新的观察算法,这种算法仅根据观察到的移动信息、当地邻里辅助手段或阻碍代理人移动。这种算法是难以将一个大范围的数据纳入真实世界的数据标签。

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