Serious Human Rescue Game

Serious Human Rescue Game

Immersive Ingenieurmethoden zur Untersuchung menschlichen Verhaltens in Katastrophenfällen am Beispiel der Entfluchtung von Gebäuden

Motivation

Brandkatastrophen wie jüngst in Perm (Russland, 2009) zeigen, dass eine schnelle Entfluchtung von Gebäuden im Notfall ein lebensrettendes Sicherheitselement für die betroffenen Menschen ist. So müssen ausreichende Räumungszeiten von Gebäuden als Teil des Brandschutzkonzeptes nachgewiesen werden. Doch die zur Verfügung stehenden Verfahren, vor allem Simulationsmodelle, können nicht alle für das Fluchtverhalten maßgebenden Randbedingungen abbilden, da Entfluchtungsversuche unter realen Bedingungen nicht durchführbar sind. So werden zum einen „Human Factors“ in den bestehenden Modellen nur rudimentär berücksichtigt, zum Anderen fehlen Grundlagen und Methoden zur dynamischen Berücksichtigung schadens-spezifischer Einflüsse auf das Fluchtverhalten (z.B. Gebäudezustand, Feuer-und Rauchausbereitung). Abhilfe könnte hier der Einsatz einer virtuellen Umgebung schaffen, die eine Untersuchung menschlichen Verhaltens in Annäherung an reale Bedingungen möglich macht. Das Darmstadt Civil-, Environmental- and Safety- Engineering- Lab (Darmstadt CES-Lab) am Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen verfügt über eine virtuelle Umgebung im Sinne eines immersiven Systems. Mit diesem System ergeben sich neue Möglichkeiten, virtuelle Katastrophenszenarien (i.d.R. Feuer, Rauch und Teileinsturz) auf Personen in einer neuen Qualität einwirken zu lassen und gleichzeitig das menschliche Verhalten zu untersuchen.

Konzept

Hierzu sollen im Projekt immersive Ingenieurmethoden auf Grundlage des CAD- gestützten Building Information Modeling (BIM), der stereoskopische 3D-Visualisierung mit Surround-Sound und bidirektional-dynamischer Interaktion der Personen mit dem Bauwerk (z.B. Feuer- und Rauchausbereitung, Teileinsturz, Bewegungs- Tracking) zum Einsatz kommen. Diese bilden die Grundlagen bei der Entwicklung eines Serious Human Rescue Game (SHRG). Mit dem SHRG soll es ermöglicht werden, das menschliche Verhalten in Katastrophenfällen zu untersuchen, um daraus Rückschlüsse auf die Planung von Gebäuden und die Gestaltung von Flucht- und Rettungswegen zu ziehen. Mit dem SHRG soll eine erlebbare und interaktive Simulation entwickelt werden, in deren Verlauf möglichst viele Sinne stimuliert werden, um die gewünschte Emotion (z.B. Fluchtreflex) auszulösen. Für die Erzeugung virtueller Personen im Simulationsmodell wird auf Methoden ähnlich der Steuerung einfacher virtueller Gegner in z.B. einem Computerspiel zurückgegriffen. Explosionen in und Teileinstürze von Gebäuden sowie Partikelbewegungen (Feuer, Rauch) lassen sich mit einer sogenannten „Physik-Engine“ aktueller Grafikkarten qualitativ sehr realistisch simulieren. Dieser Ansatz, die Simulation stereoskopischer gebäudebezogener Schadensereignisse mit Hilfe von Techniken und Methoden aus dem Bereich der Computerspiele, ist in bisherigen Systemen des Brandschutzes noch nicht verfolgt worden.

Ziele

Im ersten Schritt gilt es, herauszufinden, inwieweit die Beobachtung von Verhalten in virtuellen Umgebungen eine Verallgemeinerung auf die reale Welt zulassen und wie das SHRG aufgrund diesen Ergebnissen aufgebaut sein muss. Im nächsten Schritt können dann mit dem SHRG neue Erkenntnisse über das Fluchtverhalten gewonnen werden.

Abstract

Das menschliche Verhalten in seiner ganzen Komplexität und Unsicherheit in einem Computermodell für Entfluchtungsanalysen abzubilden ist eine große Herausforderung bei der Entwicklung neuer Ingenieurmethoden für den Brandschutz. Anstatt das menschliche Verhalten mit Hilfe eines Computermodells zu simulieren, verfolgt dieses Forschungsprojekt das Ziel, den Mensch als Spieler in die Simulation als Computerspiel zu integrieren. Das Szenario kann in den Grenzen der virtuellen Spielwelt erlebbar gemacht werden. Dies gilt besonders dann, wenn ein Szenario nachgestellt werden soll, was aufgrund eines zu hohen Risikos für die teilnehmenden Personen nicht in einem realen Experiment untersucht werden kann. Um die Plausibilität und Realitätsnähe des Computerspielmodells zu gewährleisten, wird ein Ansatz vorgestellt, wie das Computerspiel auf Basis bestehender Fach- und Simulationsmodelle des Bauwesens entwickelt werden kann. Diese Konzepte bilden gemeinsam das Gesamtkonzept Building Information Gaming, ein wissensbasiertes Konzept für bauwerksmodellbasierte Computerspielentwicklung. Auf Grundlage der in diesem Projekt untersuchten und entwickelten Konzepte und Methoden können Serious Games als neue, immersive Ingenieurmethoden eingesetzt werden und es ermöglichen, durch interaktive Simulationsmethoden verschiedene Katastrophen-Szenarien durchzuspielen. Die Frage auf die eine Antwort gesucht wurde ist: Kann Verhalten von Personen in solchen Situationen unter kontrollierbaren und sicheren Bedingungen eines Computerspiels untersucht werden?