Defence Research Reports - Defence Research and Development

Crowd Control Dynamic Model
Ivan Taylor, Guillaume Gagné
Centre for Operational Research and Analysis Ottawa
and DRDC Valcartier
April 14th, 2008
Defence Research and
Development Canada
Recherche et développement
pour la défense Canada
Canada
Three-Year Project Plan
• 1st Year - Literature Search for Models, Case
Studies
• 2nd Year - Modeling and Validation
• 3rd Year - Exploratory Analysis (We are here)
and Training Simulator
Defence R&D Canada
•
R & D pour la défense Canada
Objectives
• Evaluate the effectiveness of various non-lethal
weapons in crowd control situations
• Develop a simulator with which to conduct
strategic and tactical commander training
Defence R&D Canada
•
R & D pour la défense Canada
System Dynamics
• Influence Diagram to describe feedback loops
• Stock and Flow Diagram to describe simulation
• Constants, Variables, Rate Equations, Integral
Equations
Defence R&D Canada
•
R & D pour la défense Canada
Overview of Crowd Confrontation
-
Media Interest
Instigators Leaders
Actions
+
+
Accepted
Aggressiveness
+
Desired
Aggressiveness
+
Crowd
Aggressiveness
Level
Instigator Leader
Discrepancy +
+
Control Force
Aggressiveness
+
+
-
Violent
Crowd
Members Discrepancy
+
+
Controller
Discrepancy
•
R & D pour la défense Canada
<Media Interest>
+
Violent Crowd
Members Actions
Controller Tactics
+
-
Defence R&D Canada
Crowd Dynamics Sub-Model
<Violent Crowd
Members>
<Bystanders
Pacifists>
Initial constants
Initial Bystanders
Initial Leaders
Constant Illegitimate
Power VCM Join Half
Life
<Initial Percentage
of person>
Crowd Size
Constant Percentage of
People for Dispersion
Initial Crowd Size
Initial Instigators
Constant Instigators and
Leaders Actions Power
VCMJHL
Initial Violent
Crowd Members
Normal Bystanders
Pacifists Join Rate
Constant Instigators and
Leaders Actions Power
BPJR
+
Dispersion Time
Constant Arrest
Aggressiveness Level
Violent Crowd
Members Join Half
Life
-
<Constant
Illegitimacy>
Exponential
Initial Bystanders
Pacifists Join Rate
Normal Violent Crowd
Members Join Decision
Half Life
<Variable Instigators
and Leaders Action
Fraction>
<Constant One
Hour>
<Time>
Instigators and
Leaders
Arrested
<Constant
Propagation>
Arrest Time
Normal Instigators and
Leaders Depart Half Life
Instigators and
Leaders Arrest Rate
Instigators and Leaders
Depart Half Life
Constant CFaction
Power BP Join Rate
Constant Media
Interest
Violent
Crowd
Members
Instigators and
Leaders Join Rate
Instigators
and Leaders
Violent Crowd
Members Depart Rate
Constant Media
Interest Power
Bystanders Pacifists
Depart Rate
Instigators and
Leaders Depart Rate
<Variable Controller
Action Fraction>
<Variable Media
Interest Level Fraction>
Constant Density
Power
Normal Bystanders
Pacifists Half Life
<Variable Bystanders
Pacifists Accepted
Aggressiveness Level>
Instigators and
Leaders Join Half Life
Normal Fraction of Violent
Crowd Members Joinning
Bystanders
Bystanders Pacifists
Half Life
Constant Aggressiveness
Level Power BPHL
-
<Variable Controller
Action Fraction>
<Variable Density
Fraction>
NLWs Effectiveness on
Bystanders Pacifists Half
Life
Constant NLW
Power BPHL
Constant Bullying
Power BPHL
<External
Factors>
Violent Crowd
Members Depart Half
Life
NLWs Effectiveness on
Violent Crowd Members
Depart Half Life
Constant NLW
Power VCMHL
Constant Bullying
Power ILHL
<Constant Equipment
Effectiveness>
Normal Instigators and
Leaders Join Decision
Time
Constant Illegitimate
Power IL Join Half Life
Constant Aggressiveness
Level Power VCMHL
-
Constant NLW
Power ILHL
NLWs Effectiveness on
Instigators and Leaders
Depart Half Life
+
<External
Factors>
-
Bystanders
Pacifists
Bystanders Pacifists
Violent
Crowd
Join Rate
Members Join Rate
<Time>
<Crowd
Aggressiveness Level>
-
<Variable Controller
Action Fraction>
<Instigators and
Leaders>
<Constant
Illegitimacy>
<Variable Violent Crowd
Members Accepted
Aggressiveness Level>
-
-
Normal Violent Crowd
Members Depart Half
Life
<Variable Density
Fraction>
<Constant Equipment
Effectiveness>
Constant Bullying
Power VCMHL
Defence R&D Canada
•
R & D pour la défense Canada
Action Dynamics Sub-Model
<Controller
Techniques>
<Controller>
<Variable Number
Constant Media of Media Fraction>
Power
<Variable Crowd
Aggressiveness Level
Fraction>
Constant Aggressiveness
Level Power CFaction
Normal Controller
Action Build Up Rate
<Variable Crowd
Aggressiveness Level
Fraction>
Controller Action
Build Up Rate
Normal Violent Crowd
Members Action Build Up
Rate
<Variable Bystanders
Pacifists Action
Fraction>
Constant Bystanders
Pacifists Actions Power
Bystanders Pacifists
Action Build Up Rate
Variable Controller
Action Fraction
Normal Controller
Action Half Life
Controller
Actions
Controller Action
Decay Rate
+
Variable Violent Crowd
Members Action Fraction
<Variable Instigators and
Leaders Action Fraction>
Violent Crowd Members
Action Build Up Rate
Violent Crowd
Members
Actions
Violent Crowd Members
Actions Decay Rate
<Instigator
Techniques>
NLWs Effectiveness on
Instigators and Leaders
Action Decay Rate
+
Instigators and Leaders
Action Build Up Rate
+
Instigators
and
Leaders
Actions
Constant Bullying
Power ILAHL
Normal Instigators and
Leaders Actions Half Life
Normal Instigators and
Leaders Actions
Instigators and Leaders
Action Decay Rate
Variable Instigators and
Leaders Action Fraction
Constant
Illegitimacy
<Constant Media>
Constant Media
Power ILA
Initial Violent Crowd
Members Actions
Constant NLW
Power ILAHL
<External
Factors>
Constant Facilitating
Factors Power ILA
Constant Facilitating
Factors Power VCMA
Constant Bullying
Power VCMAHL
<Variable Controller
Action Fraction>
<Constant
Propagation>
<Demographic
Factors>
<Facilitating
Factors>
Constant NLW
Power VCMAHL
NLWs Effectiveness on
Violent Crowd Members
+
Action Decay Rate
<Violent Crowd
Members>
Constant Illegitimate Power
VCM Action Build Up
Rate
Bystanders Pacifists
Actions Decay Rate
Normal Bystanders
Pacifists Action Half Life
Normal Violent Crowd
Members Action Half Life
+
<Variable Violent Crowd
Members Accepted
Aggressiveness Level>
Bystanders
Pacifists
Actions
Normal Violent Crowd
Members Actions
Constant Instigators and
Leaders Actions Power
Initial Controller
Actions
+
Constant Media
+
<Violent Crowd
Member Techniques>
Variable Bystanders
Pacifists Action Fraction
Constant Aggressiveness
Level Power BPaction
Normal Controller
Actions
-
Normal Bystanders
Pacifists Actions
Normal Bystanders
Pacifists Action Build Up
Rate
+
<Instigators and
Leaders>
Normal Instigator Leader
Action Build Up Rate
Initial Bystanders
Pacifists Actions
Initial Instigators and
Leaders Actions
<Instigator
Techniques>
Constant Illegitimate
<Variable Number of
Power IL Action Build Up
Media Fraction>
Rate
Defence R&D Canada
•
R & D pour la défense Canada
Model Parameters
• Constants, Initials Values, Normal Values
scenario dependent
• Effects of Stocks on Flows based on Theory
(increasing or diminished returns)
• Thresholds to Optimize
Defence R&D Canada
•
R & D pour la défense Canada
Optimization
• Two-player game between controllers and
instigators
• Goal minimize crowd aggressiveness and
minimize controller activities
Defence R&D Canada
•
R & D pour la défense Canada
Strategy and Tactics
• Strategy based on Feedback Concept and
Discrepancy Observed Behaviour and
Acceptable Behaviour
• Choice of Tactics based on Threshold Concept
using Discrepancy
Defence R&D Canada
•
R & D pour la défense Canada
Goal of Workshop
• To conduct Exploratory Analysis of Crowd
Confrontation Model
• Determine most sensitive parameters with the
possibility of simplifying the model
Defence R&D Canada
•
R & D pour la défense Canada
SANS CLASSIFICATION
COTE DE SÉCURITÉ DE LA FORMULE
(plus haut niveau du titre, du résumé ou des mots-clefs)
FICHE DE CONTRÔLE DU DOCUMENT
2. COTE DE SÉCURITÉ
1. PROVENANCE (le nom et l’adresse)
(y compris les notices d’avertissement, s’il y a lieu)
DRDC-RDDC Valcartier
2459 boul. Pie XI nord
Québec, QC, Canada
G3J 1X5
3. TITRE (Indiquer la cote de sécurité au moyen de l’abréviation (S, C, R ou U) mise entre parenthèses, immédiatement après le titre.)
Crowd Control Dynamic Model (U)
4. AUTEURS (Nom de famille, prénom et initiales. Indiquer les grades militaires, ex.: Bleau, Maj. Louis E.)
Taylor, Ivan
Gagné, Guillaume
Stemate, Luminita
5.
DATE DE PUBLICATION DU DOCUMENT (mois et année)
avril 2008
6a. NOMBRE DE PAGES
6b. NOMBRE DE REFERENCES
1
0
7. DESCRIPTION DU DOCUMENT (La catégorie du document, par exemple rapport, note technique ou mémorandum. Indiquer les dates lorsque le rapport
couvre une période définie.)
Affiche pour une conférence
8. PARRAIN (le nom et l’adresse)
9a. NUMÉRO DU PROJET OU DE LA SUBVENTION
9b. NUMÉRO DE CONTRAT
(Spécifier si c’est un projet ou une subvention)
12QH07 (Projet)
10a. NUMÉRO DU DOCUMENT DE L’ORGANISME EXPÉDITEUR
10b. AUTRES NUMÉROS DU DOCUMENT
SL 2008-109
N/A
11. ACCÈS AU DOCUMENT (Toutes les restrictions concernant une diffusion plus ample du document, autres que celles inhérentes à la cote de sécurité.)
Diffusion illimitée
Diffusion limitée aux entrepreneurs des pays suivants (spécifier)
Diffusion limitée aux entrepreneurs canadiens (avec une justification)
Diffusion limitée aux organismes gouvernementaux (avec une justification)
Diffusion limitée aux ministères de la Défense
Autres
12. ANNONCE DU DOCUMENT (Toutes les restrictions à l’annonce bibliographique de ce document. Cela correspond, en principe, aux données d’accès au
document (11). Lorsqu’une diffusion supplémentaire (à d’autres organismes que ceux précisés à la case 11) est possible, on pourra élargir le cercle de
diffusion de l’annonce.)
SANS CLASSIFICATION
COTE DE LA SÉCURITÉ DE LA FORMULE
(plus haut niveau du titre, du résumé ou des mots-clefs)
dcd03f ver.(06-1999)
SANS CLASSIFICATION
COTE DE LA SÉCURITÉ DE LA FORMULE
(plus haut niveau du titre, du résumé ou des mots-clefs)
13. SOMMAIRE (Un résumé clair et concis du document.
Les renseignements peuvent aussi figurer ailleurs dans le document. Il est souhaitable que le
sommaire des documents classifiés soit non classifié. Il faut inscrire au commencement de chaque paragraphe du sommaire la cote de sécurité
applicable aux renseignements qui s’y trouvent, à moins que le document lui-même soit non classifié. Se servir des lettres suivantes: (S), (C), (R) ou
(U). Il n’est pas nécessaire de fournir ici des sommaires dans les deux langues officielles à moins que le document soit bilingue.)
Le document présente une description sommaire du modèle dynamique développé pour le contrôle de foule par le RDDC Valcartier.
This document describes the System Dynamic Model for the Crowd Control developed by the DRDC Valcartier.
14. MOTS-CLÉS, DESCRIPTEURS OU RENSEIGNEMENTS SPÉCIAUX (Expressions ou mots significatifs du point de vue technique, qui caractérisent un
document et peuvent aider à le cataloguer. Il faut choisir des termes qui n’exigent pas de cote de sécurité. Des renseignements tels que le modèle de
l’équipement, la marque de fabrique, le nom de code du projet militaire, la situation géographique, peuvent servir de mots-clés. Si possible, on doit
choisir des mots-clés d’un thésaurus, par exemple le “Thesaurus of Engineering and Scientific Terms (TESTS)”. Nommer ce thésaurus. Si l’on ne peut
pas trouver de termes non classifiés, il faut indiquer la classification de chaque terme comme on le fait avec le titre.)
Système dynamique, System dynamic, Contrôle de foule, Crowd Control
SANS CLASSIFICATION
COTE DE SÉCURITÉ DE LA FORMULE
(plus haut niveau du titre, du résumé ou des mots-clefs)
dcd03f ver.(06-1999)