Simulace průběhu masové střelby

Název: Simulace průběhu masové střelby

Autor: Jiří Mareš (marj39)

Modelovací nástroj: NetLogo

Zdá se, že s každým dalším uběhlým měsícem je přinejmenším v jedné zemi (např. USA) toto téma více a více diskutované. Překvapivě však existují jen 2 důkladnější (dle mého vědomí) simulační studie zabývající se problematikou masové střelby. První (1) z roku 2014 a druhá (2) z roku 2016, která několik poznatků čerpala z té první. Na jejich základě jsem vytvořil simulaci průběhu masové střelby především za účelem zjištění, zdali je dle poučky "fight or flight" lepší boj, nebo útěk. Díky simulaci lze však i ověřit účinek legislativy regulující povolenou velikost zásobníku civilních zbraní či účinek legislativy zakazující útočné pušky.

Definice problému

Výskyt masové střelby je velmi těžké předpovídat, rozvíjí se proto vzdělávání veřejnosti v tom, jak se nejlépe v podobných situacích chovat. Doporučovaná strategie je prezentována ve třech hierarchických úrovních - útéct, schovat se, bránit se. Takový přístup maximalizuje šanci na přežití pro každého jednotlivce, zvyšuje však riziko pro ostatní (např. přivlastněním si dobrého úkrytu) a nemusí tak vůbec vést k celkovému snížení počtu obětí (2, s. 1).

FBI definuje jako masovou střelbu jako útok aktivního střelce (jednotlivec používající střelné zbraně k aktivnímu zabití či pokusu o něj v zalidněné oblasti) se 4 a více fatálními oběťmi (2, s. 2). FBI dále poukazuje na skutečnost, že i civilní občané jakožto účastníci útoku aktivního střelce mají schopnost ovlivnit výsledek incidentu. Ve 104 takových situacích v letech 2000-2012 byl oběťmi zastaven 17krát (2, s. 2).

Každý útok aktivního střelce vyvolává debatu o vhodných legislativních úpravách, omezení práva držet zbraně a jak bylo naznačeno, i o způsobu minimalizace ztrát na životech vhodnými akcemi obětí a dalších komplexních otázkách. Cílem simulace je tyto oblasti v rámci možností prozkoumat.

Metoda

K implementaci modelu byla zvolena multi-agentní simulace s použití jazyka a nástroje NetLogo verze 6.2. Každý účastník masové střelby (civilista či střelec) může být chápán jako agent s vlastním chováním a "myšlením". Důležitá je především simulace prostoru, která v průběhu masové střelby hraje nemalou roli - kde se nachází střelec, kde se nachází oběť, jakou vzdálenost má od střelce hrdinný civilista. Proto je jasnou volbou multi-agentní simulace v NetLogo.

Model

Svou práci jsem na začátku založil především na příkladu z výuky "Building escape". Dále jsem postupoval především s pomocí poznámek ze zdroje (2). Některé původně zamýšlené věci jsem byl nucen vypustit (především agenty ozbrojených civilistů) a to především z důvodu nemožnosti je podložit reálnými daty. Na druhou stranu jsem některé minoritní funkce přidal i za cenu toho, že jejich implementace není podložená tvrdými daty, ale jejich zmíněný minoritní rozsah by neměl příliš model ovlivnit.

Agenti

V modelu jsem použil dva typy agentů.

Civilisté (civilians)

Jde o oběti masové střelby. Jejich vnitřní proměnné zahrnují:

• rychlost pohybu (pace)
  • určená normálním rozdělením se střední hodnotou 3.9 m/s a směrodatnou odchylkou 2.7 m/s (2, s. 3). Toto rozdělení může vést i k negativní rychlosti pohybu, pro jednoduchost je rychlost pod 0.5 m/s nastavena na 0.5 m/s.
• je si agent vědom situace? (is-aware)
  • určuje, zdali je si daný agent vědom toho, že se nachází v situaci aktivního střelce (viz níže "kognitivní prodleva")
  • true/false
• je odvážný? (is-brave)
  • pokud ano, agent si vybere strategii "fight", namísto výchozí strategie "flight"
  • true/false

Střelci (shooters)

Začínají střílet ihned po spuštění simulace.

• stav zásobníku zbraně (mag_status)
  • maximální hodnotou této proměnné je proměnná "mag_capacity", viz níže
• cíl (target)
  • zde se ukládá aktuální vybraný cíl střelce. Střelec si přirozeně vybírá s vyšší prioritou cíle bližší, přičemž nejvyšší prioritu dává odvážným civilistům, kteří se ho v danou chvíli zrovna snaží přemoci.
• vzdálenost k cíli (distance_to_target)
• probíhá přebíjení zbraně? (is_reloading)
  • jak bude uvedeno níže, střelci lze nastavit určitý čas potřebný k přebití zbraně. Pokud střelec zrovna přebíjí (TRUE), je vyšší šance, že bude přemožen odvážnými civilisty.
  • true/false
• zbývající čas do přebití (reload_remaining_time)
  • dokud tento čas není nulový, střelec nemůže svou zbraň použít.

Prostor

Prostor simulace je řešen jako venkovní lokalita (koncert, veřejné prostranství, park, ...) rozměru 64x64. Pokud se civilisté dostanou k hranici prostoru, uvažuje se, že se jim podařilo utéct.

Parametry

Uživatel může ovlivnit řadu parametrů simulace:

• počet civilistů (n_of_civilians)
• počet střelců (n_of_shooters)
• procento odvážných (bravery)
  • od 0 po 1.0 %
• procentuální šance přemožení střelce civilistou v souboji za 1 vteřinu (chance_of_overcoming_shooter)
  • 0 až 1.0 %
• kognitivní prodleva (cognitive_delay)
  • určuje počet vteřin (ticks), které musí uběhnout, aby si civilisté uvědomili situaci aktivního střelce, to znamená aby začali utíkat či bojovat se střelcem
  • 0 až 5 vteřin
• účinný dosah zbraně (shooter_range)
  • pro jednoduchost je určeno, že za tuto vzdálenost již střelec nevyhledává cíle
  • ovlivňuje též přesnost střelby, např. pokud je cíl vzdálen 50m a dosah zbraně je 50m, střelec bude mít v základu 50% šanci cíl trefit (dále ovlivněno parametrem shooter_accuracy). Pokud je ale dosah zbraně 100m při stejné vzdálenosti k cíli, šance na zásah bude vyšší. Střelba na bezprostřední vzdálenost 0 až 1 metr je vždy brána jako přesná.
  • tudíž tímto parametrem lze reprezentovat střelcovu zbraň - u pistole lze předpokládat 10-30m, u útočné pušky až 300m (resp. zde maximálně možných 100m)
  • 10 až 100 metrů
• přesnost střelce (shooter_accuracy)
  • vyšší hodnoty pozitivně ovlivňují výslednou šanci zásahu cíle. Tímto parametrem tak lze reprezentovat např. předchozí výcvik či schopnosti střelce
  • 0 až 1.0
• procentuální šance přemožení odvážného civilisty střelcem v souboji za 1 vteřinu (chance_of_overcoming_fighter)
  • jelikož je střelec mentálně připraven, může mít u sebe nůž a další zbraně, tato hodnota je předpokládána vyšší než chance_of_overcoming_shooter (také v souladu s (2))
  • i tímto parametrem lze reprezentovat výcvik a schopnosti střelce
  • 0 až 1.0 %
• čas potřebný na přebití (reload_time)
  • další parametr reprezentující schopnosti či výcvik střelce
  • 0 až 10 vteřin
• kapacita zásobníku zbraně (mag_capacity)
  • díky tomuto parametru lze reprezentovat různé zbraně, u pistole lze předpokládat 5-15 nábojů v zásobníku, u útočných pušek či samopalů 20 až 50
  • 1 až 50 nábojů

Další poznatky a omezení modelu

• Je simulována i možnost zbloudilé střely, která může náhodou zranit či usmrtit civilistu nacházející se v těsné blízkosti cíle. Pokud střelec cíl mine, zbloudilá střela může zranit s 50 % pravděpodobností.
• Jak bylo řečeno, pokud střelec přebíjí, lze jej považovat za méně pozorného, a proto je o 50 % větší šance, že bude odvážným civilistou poražen.
• Zorné pole, ve kterém střelec vybírá cíle, bylo pevně nastaveno na 180 stupňů. Pokud v tomto poli nenalezne cíl, začne se otáčet směrem doleva (předpokládáme, že je pravák a pro praváka držícího zbraň je přirozenější hledat cíl vlevo).

Omezení modelu je samozřejmě dlouhá řada. Nedostatek detailních reálných dat má za příčinu mnohá zjednodušení. Ozbrojení civilisté nejsou bráni v potaz, jelikož dle statistik (2, s. 2) je jich poměrně málo. Není také simulována zvyšující se šance přemoci střelce v případě, že s ním bojuje např. 5 civilistů naráz - pro každého se v simulaci počítá pravděpodobnost zvlášť. Není také řešena komunikace mezi bojujícími civilisty (např. typu "pozor, má nůž" apod.). Balistika je také řešena velmi zjednodušeně, pracuje se sice s konceptem zbloudilé střely, ta ale v podstatě přestává existovat po opuštění prostoru cíle, což v realitě přirozeně neplatí.

Výsledky

Jediným vhodným ukazatelem, který v tomto případě lze sledovat a vůči kterému lze hodnotit úspěšnost simulace, je poměr civilistů, kterým se podařilo utéci do bezpečí ku celkovému počtu civilistů. V NetLogo je tento ukazatel na levé straně pod názvem "% of safe civilians". Simulace jsem rozdělil do tří kategorií:

1. Fight or flight? (změna počtu odvážných),
2. Zakázat útočné pušky? (změna parametrů reprezentujících zbraň),
3. Zaútočit rovnou, či nejdříve najít zbraň? (změna parametrů týkající se šance civilisty přemoci střelce).

Parametry, které jsou pro danou kategorii irelevantní (např. shooter range v kategorii Fight or flight) jsem volil přibližně jako v tabulce (2, s. 5). Pro každé nastavení relevantního parametru bylo provedeno 10 simulací a výsledky zprůměrovány. Samozřejmě pro vyšší statistickou významnost by bylo nutné simulací provést mnohonásobně více.

Fight or flight?

Zde zjišťuji, zdali je pro celkový počet obětí příznivější držet se doporučované strategie "Run, Hide, Fight", či je lepší zapřít své vlastní přežití a pokusit se střelce odzbrojit. Je důležité si uvědomit, že i když se v sobecké (řečeno bez negativní konotace) strategii vyskytuje slovo "Fight", jelikož je strategie uspořádána hierarchicky, první volbou je vždy útěk. V simulaci tak, jak je nastavená není pro civilistu důvod přejít ke 3. úrovni, tj. boji či vůbec k úkrytu na 2. úrovni. Altruistický pokus přemoci střelce je tak popřením této strategie.

Poněkud v rozporu se zdrojem (2) jsem simulacemi dospěl nejdříve k nejednoznačnému výsledku (i s velmi podobným nastavením parametrů). Vyzkoušel jsem hodnoty "bravery" nastavené na:

• 0
• 0,001
• 0,002
• 0,005
• 0,01
• 0,02
• 0,05
• 0,1

Výrazná a jednoznačná změna však nastala u hodnot bravery "0,05" a výše. Téměř pokaždé se odvážným civilistům podařilo střelce přemoci a procentuální hodnota přežití se tak pohybovala velmi vysoko na 99%. Dále např. s hodnotou "bravery" na 0,01 bylo dosaženo výsledku 97,99 % přeživších, u nejhoršího výsledku s hodnotou "bravery" na 0,005 bylo dosaženo 97,19 % přeživších.

Zakázat útočné pušky?

Útočnou pušku můžeme pomocí parametrů reprezentovat takto:

• shooter_range = 100m
• shooter_accuracy = 0,9
• mag_capacity = 30 rounds

Následně můžeme pistoli reprezentovat jako:

• shooter_range = 30m
• shooter_accuracy = 0,6
• mag_capacity = 12 rounds (dle nejprodávanějších pistolí na trhu v USA)

Hodnotu "bravery" jsem nastavil na vyzkoušených 0,005 %.

Zde již jsou výsledky více potěšující. S puškou se hodnota přeživších pohybovala v průměru okolo 95,89 %, zatímco v případě nastavení pistole byla hodnota přeživších v průměru 98,31 %, což je téměř 3% rozdíl. Z počtu 100 civilistů se může zdát o zanedbatelné číslo 3 zachráněných životů, ale mimo filosofickou diskusi o hodnotě lidského života je jasné, že již v případě 1000 civilistů jde o rozdíl 30 životů.

Zaútočit rovnou, či nejdříve najít zbraň?

Nyní pracujeme obrazně řečeno "ve tmě", jelikož pro tuto simulaci nemáme tvrdá data. Pokud se např. na koncertě podaří odvážnému civilistovi najít skleněnou lahev od piva, jak mu to může pomoci v souboji se střelcem? Zvýší se jeho schopnosti o 50 procent? O 10 procent? Změní se vůbec?

Tuto simulaci jsem provedl pro každou změnu parametru 20x a zjišťoval jsem, zda se podařilo střelce zastavit, či nikoliv (nesledoval jsem tak parametr počtu přeživších). Hodnotu "bravery" jsem nastavil zase na vyzkoušených 0,005 %.

Parametr "chance_of_overcoming_shooter" jsem měnil následujícím způsobem:

• 0,01 = 2 úspěšné zastavení střelce
• 0,02 = 2 úspěšné zastavení střelce
• 0,05 = 5 úspěšných zastavení střelce
• 0,1 = 7 úspěšných zastavení střelce
• 0,2 = 10 úspěšných zastavení střelce

Zdá se tedy, že i když přemožení střelce závisí na mnoha proměnných (vzdálenost, schopnosti a výstroj střelce, celkový počet odvážných civilistů, ...), neuškodí zvýšit své šance právě např. zbraní či taktikou.

Závěr

K mé smůle jde o velmi komplexní téma a počet zjednodušení, které jsem musel učinit, abych simulaci zvládl vytvořit, jednoznačně neprospěl přesnosti a jistotě výsledků. K simulaci jsem ale přistupoval v předpokládané víře, že příroda musí nějak ocenit odvahu a proto tomu budou výsledky odpovídat. Dle mého názoru se podařilo splnit nastavený cíl.

K otázce chování civilistů lze na základě mé simulace s úctou doporučit, aby se každá oběť chovala dle svého vlastního svědomí a přesvědčení. Briggs a Kennedy však své simulace prováděli s mnohem vyšší statistickou významností a dospěli ke stejnému závěru - více odvážných znamená vyšší šance na přežití pro všechny. Lze to vysvětlit např. tím, že i když je odvážný civilista ve svém počínání neúspěšný, odvede tak pozornost od jiných, utíkajících civilistů (2, s. 8).

S tím jde ruku v ruce třetí kategorie simulací, kterou jsem prováděl. Je tedy mé doporučení co nejvíce zvýšit své šance střelce porazit, než se k němu odvážlivec vydá. Např. nalezením vhodné zbraně, promyšlením taktiky, komunikace s ostatními civilisty pro využití momentu překvapení apod. Jsou zde však jistá úskalí. Každá další vteřina může znamenat další oběti na životech, nalezení pistole např. v místnosti údržbáře po 5 minutovém hledání tak může pomoci přežít danému jednotlivci, tou dobou ale mohlo přibýt mnoho obětí. Takové zkoumání je ale bohužel mimo rozsah této simulace.

Konečně k otázce legislativního omezení útočných pušek. Dle výsledků mé simulace se zdá, že skutečně omezení zbraní, které mají vyšší kapacitu zásobníku, vyšší efektivní dostřel a tak umožňují vyšší přesnost střelby na větší vzdálenosti, má pro počet přeživších smysl. I zde jsou však jistá omezení. V rámci simulace jsem neřešil kadenci, která je u útočných pušek přirozeně vyšší než u pistolí. Lze předpokládat, že i toto by se do výsledků nějak promítlo.

Kód

Media:marj39_simulace.nlogo

Reference

1. Agent-Based Simulation of Mass Shootings: Determining How to Limit the Scale of a Tragedy
2. Active Shooter: An Agent-Based Model of Unarmed Resistance