Des chercheurs du MIT ont mis en lumière la dynamique du flux de piétons, révélant que c’est le comportement individuel qui façonne les mouvements de foule, plutôt que le simple nombre de personnes. Leur étude offre des perspectives pertinentes pour créer des environnements piétonniers sécurisés et efficaces.
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont découvert la logique scientifique sous-jacente au flux de piétons. Fait intéressant, ce n’est pas le nombre de personnes qui influence ce flux, mais bien leur comportement individuel.
En 2021, le professeur de mathématiques appliquées au MIT, Karol Bacik, qui possède une formation en dynamique des fluides et en flux granulaires, a publié une étude sur le flux des foules et le distancement social.
Cette recherche a en effet inspiré Bacik et son équipe à examiner plus en profondeur le comportement des piétons.
Deux ans plus tard, Bacik et son équipe se sont concentrés sur la « formation de bandes », observée à la fois chez les particules, les grains et, bien sûr, chez les individus.
Ils ont essentiellement découvert que lorsqu’une bande semblait se former dans une foule, les personnes s’y alignaient ou marchaient parallèlement.
À cette époque, ils ont utilisé le modèle d’un tapis roulant pour développer une théorie sur la quantité de « dispersion angulaire » – c’est-à-dire le degré au-delà duquel les piétons se déviaient de ces bandes invisibles – requis pour que l’ordre se transforme en chaos.
La découverte a été étonnante : il suffisait qu’une personne se détourne d’une bande d’environ 13 degrés pour provoquer le désordre.
Nous nous interrogeons maintenant : quel est le degré de robustesse de ce mécanisme ? Fonctionne-t-il uniquement dans cette situation idéalisée, ou la formation de bandes peut-elle tolérer certaines imperfections, telles que le fait que certaines personnes ne marchent pas en ligne droite, comme c’est souvent le cas dans une foule ?
A déclaré Bacik, dont la nouvelle étude a examiné le moment où le désordre est déclenché.
En considérant le flux de la foule dans son ensemble, et non les individus, nous pouvons utiliser des descriptions similaires à celles des fluides. C’est l’habileté de calculer la moyenne, où, même si certaines personnes s’entrecroisent de manière plus affirmée que d’autres, ces effets tendent à se neutraliser dans une foule suffisamment large.
Si nous nous intéressons uniquement aux caractéristiques globales, comme l’existence ou non de bandes de circulation, nous serons en mesure de faire des prévisions sans connaître tous les détails de chaque personne dans la foule.
La science derrière le flux des piétons
En s’appuyant sur des principes de flux de fluides, les chercheurs ont modifié les paramètres pour les adapter au tapis roulant et aux piétons, et ont simulé le trafic piétonnier avec un groupe de personnes traversant un gymnase, comme elles le feraient sur une route.
À partir de là, ils ont découvert que les piétons sur un tapis roulant étaient plus enclins à former des bandes lorsqu’ils marchaient relativement droit, en directions opposées.
Cette organisation perdure jusqu’à ce que les personnes commencent à traverser à des angles plus extrêmes, moment où l’équation démontre que le flux piéton sera probablement désordonné, avec peu ou pas de bandes qui se forment.
Les mathématiciens ont étudié le flux des foules humaines et élaboré une méthode pour prévoir le moment où les parcours des piétons passent de l’ordre au désordre. Leurs découvertes pourraient contribuer à la conception d’espaces publics qui favorisent des voies sûres et efficaces. Crédit : Karol Bacik, et al (2025)
Le chercheur a expliqué que « tout cela est très logique ».
La question est de savoir si nous pouvons le résoudre de manière précise et mathématique, et où réside ce changement. Nous avons maintenant une façon de quantifier quand on peut s’attendre à la formation de bandes de circulation – ce flux spontané, organisé et sûr – par rapport à un flux désordonné, moins efficace et potentiellement plus dangereux.
Dans leur expérience, les participants qui traversaient d’un côté à l’autre portaient des chapeaux avec des codes-barres uniques sur le dessus, tandis qu’une caméra suspendue captait leurs mouvements et suivait les individus. Cela a été répété plusieurs fois pour mieux évaluer les schémas.
Toutefois, tout comme la prédiction antérieure des 13 degrés, c’est justement à ce point que les bandes invisibles formées se séparèrent.
De plus, plus il y avait de personnes s’écartant du chemin de 13 degrés ou plus, plus le niveau de désordre augmentait.
Le temps avant l’apparition du désordre dépend de plusieurs facteurs que l’équipe cherchera à analyser.
Pour les chercheurs, leurs conclusions pourraient être utiles aux « designers d’espaces publics » qui souhaite créer un flux de piétons sûr et efficace, car elles offrent « une orientation simplifiée, ou quelques règles d’or ».