JP2007155715A - 計測処理中にメタデータの検証を実施する為のシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計測処理システムにおいてシステムを遅延させることに繋がらず、各演算の前に適切な背景チェックを実施すること。
【解決手段】計測処理システムにおけるメタデータを検証する為のシステムであって、メタデータの特定の組み合わせを表す一意のストリングを計測データに関連付けるプロセス手段と、計測データ及び関連する一意のストリングを受信し、前記計測データの演算を実施する少なくとも１つのファンクションブロックと、前記一意のストリングを記憶する少なくとも１つの履歴キャッシュと、を具備し、前記ファンクションブロックが、前記履歴キャッシュ中の前記一意のストリングを調べて有効な演算を検証する。
【選択図】図１

Description

本願に記載の発明は、計測値に関わるメタデータを有する計測処理システム及び方法に関する。

計測システムは、実世界の状況に関わるデータを収集するセンサと、そしてこれらの計測に関わる演算を実行する計測処理プログラムロジック（ＩＥＥＥ規格１４５１．１の用語において使用されているように、個々にはファンクションブロック（function block：機能ブロック、関数フロック）と呼ばれる場合が多い）とから成る。１つのシステム中には複数のファンクションブロックが存在する場合があり、各ファンクションブロックは閾値化又は平均化等のような特定の関数を実行することが出来る。その関数、即ち演算は、算術的又は論理的な性質のものである場合がある。例えば、ある者が無線周波数（ＲＦ）信号計測値と閾値との比較を実施したい、又は複数の温度計測値の平均値を算出したい等と望む場合がある。これらの処理演算は、それぞれファンクションブロックにより、その範囲の中で実施されているのである。

計測値とは、一般に単純な数値だと思われており、そのように取り扱われてはいるが、しかし単なる数値というだけではない。多くの場合、これらはその計測値に意味を与えるメタデータと呼ばれる追加属性を持っている。例えばある温度計測値は、７８という値を、その数値が華氏温度で表されていることを記述するメタデータと共に持っている場合がある。温度計測値に関わる他のメタデータとしては不確実性を挙げることが出来、これは例えば７８という値がプラスマイナス１度の不確実性を持っていること等を表している。

計測値の処理においては、その処理演算に意味を与える上でこれらのメタデータを考慮することが必要である。２つの数値は、常に加算することが出来る。しかしながら、その計測値の性質によっては２つの計測の数値を加算することが適切な演算とは言えない場合もある。メタデータは、ある演算を許可することが出来るか否かを、例えばファンクションブロックにより決定する為に使うことが出来る。

現行方式においては、所定の演算が許可されるものであるか否かのロジックはファンクションブロック中に埋め込まれていることが多い。即ち、計測処理プログラムは、特定タイプの計測値を期待して書かれているのである。この手法は単純であるという利点を持ってはいるが、エラーが生じやすいという欠点も持っており、そのシステム中に異なるタイプの計測値（例えば異なる計測単位）が発生し得る場合には特にそうなりやすい。例えば、プログラムロジックが摂氏単位の計測値の演算を実施することを期待されている場合、ここに華氏に基づく計測値が導入されるとプログラムは誤った結果を生成するのである。

他の一般的な手法は、その数値に関連するメタデータを持つ計測値をファンクションブロックに供給し、そのメタデータに基づいて特定の演算が有効であるか否かをファンクションブロックに判断させるというものである。例えば、ファンクションブロックが比較すべき２つの計測値を受けた場合、これら２つの計測値が同じ単位を持っているかどうか、２つの計測値が同じ尺度特性(scale properties)を持っているかどうか等を、計測値の演算を実施する前にチェックすることが出来る。２つの計測値が適合しない場合、例えば一方が摂氏であり、他方が華氏であった等の場合、これらの計測値は処理前に適正に変換されるのである。この手法の欠点は面倒であるという点である。各演算の前に適切な背景チェックを実施するということは、システムを遅延させることに繋がるのである。

本願に記載の概念は、計測処理システム中のメタデータを検証する為のシステム及び方法を説明するものである。メタデータを無視する、又は各計測値に関わるメタデータの各々に検証を実行する代わりに、メタデータの組み合わせを、その特定のメタデータの組み合わせを表す一意の値又はストリングと結びつける為のシステム及び方法を、本願に記載の概念は説明するものである。キーと呼ばれることもあるその一意の値又はストリングは、記憶され、それが表すメタデータの組み合わせを用いる演算の有効性を決定する為に使うことが出来る。特定のストリング又はキーが初めて出現すると、要求された演算がその特定のメタデータについて有効であるかどうかが、実際のメタデータを使って判定される。単一オペランド演算は単一のキーを見に行き、複数オペランド演算は一群のキーを見に行く。実際のメタデータに基づいて演算が適切であるか、不適切であるかの判定が行われると、キー又は一群のキーが判定結果と共に記憶され、そのキーは、その後同じキー又はキー群を持つ演算に対する要求があった場合に利用される。

一実施例においては、計測処理システムは各計測値に一意のストリングを結びつけるものであり、この一意のストリングとはメタデータの特定の組み合わせを表している。システムは１つ以上のファンクションブロックを含み、これが計測値とそれらに関わる一意のストリングを受け、それらの計測値に演算を実行するのである。ファンクションブロックは、そのファンクションブロックがこれまでに検出した一意のストリング、及びこれらの一意のストリングが計測値の有効な演算に対応するものであるか否かを記憶する履歴キャッシュに接続している。ファンクションブロックは、要求された演算が有効な演算であるか否か、そして要求された演算が無効であった場合にどのようなステップをとるべきかを判定する為に、履歴キャッシュ中にある一意のストリングを調べることが出来るのである。

他の実施例においては、メタデータを検証する為の方法が説明される。キーがメタデータの特定の組み合わせに関連付けられ、そのキーに関わる計測値、又は一群のキーに関わる計測値の特定の演算が、そのキー又はキー群の値に基づいて適正であるか否かが判定される。

上述は、以下に続く本発明の詳細な説明に対してより深い理解が得られるように、本発明の特徴及び技術的利点を幾分広義的にまとめたものである。本発明の請求の対象を構成する本発明の更なる特徴及び利点は、以下に記載される。当業者には明らかなように、開示される特定の概念及び実施例は、本発明と同じ目的を実施する為の他の構造への変更又は他の構造の設計を行う為の基盤とすることが容易に出来るものである。同様に当業者には明らかなように、そのような均等の構造は、本願請求項に定められる本発明の精神及び範囲から離れるものではない。本発明の特性と考えられる新規の特徴は、その構成及び動作方法の両方について、更なる目的及び利点と共に、添付図を参照しつつ考慮することにより、以下の説明からより深い理解が得られるであろう。しかしながら明確にしておかなければならないのは、図の各々は図示及び説明目的に限って提供したものであり、本発明の限界を定義することを意図したものではない。

本発明のより完全なる理解を得る為に、以下に添付図を参照しつつ説明する。

本願に記載の概念は、計測値に演算を行う前に適正なメタデータ検証を実現するものである。それと同時に、そのような検証を繰り返し実施することにより発生し、計測値の処理を遅らせる原因となる処理を最少化するものである。これによりメタデータの検証を、例えばモバイルデバイス等のＣＰＵリソースが限られているデバイスに適用することが更に現実的となるのである。

本願に記載の計測処理システムの一実施例においては、各計測インスタンスはそれに関連付けられた一片以上のメタデータを有している。計測処理システムはメタデータを無視する、又は各メタデータ要素を個々に処理するかわりに、その計測値に関連する一群のメタデータを一意に表す文字ストリング又は値を指定又は生成する。文字ストリングとは、数値、文字ストリング、又はそれが関係するメタデータ群又はメタデータの組み合わせを一意に識別する何らかの表現とすることが出来る。この一意のストリングは、メタデータの組み合わせを表すキーと呼ぶことが出来る。そしてこのストリング、即ちキーは、それが関わる計測値を注釈付けする為に使用される。各キーは、各計測インスタンスに関わるメタデータの全て、又は特定のサブセットを一意に表す。１つのメタデータの組み合わせが２つ以上のキーを持つことはあるが、各キーはメタデータの組み合わせを１つだけしか表現出来ない。

例えば、値属性「７８」、単位属性「℃」、そして不確実性「±１℃」を含む温度計測値インスタンスを考える。このメタデータの組み合わせを「１１２２」というキーに指定することが出来る。この例においては、キー「１１２２」は、常に単位属性「℃」及び不確実性「±１℃」を含む温度計測値に関連付けられるものである。

センサ又は他のファンクションブロックのいずれかである、計測値を生成する計測システム中の全ての構成要素は、同じアルゴリズムに基づいてキーを指定又は生成するものである。ある構成要素が計測値に対してキーを生成しないことも許容されるが、しかし、もしキーを生成する場合はシステム中の他の構成要素と同じアルゴリズムを使用することになる。一例として、実施例においてキーをハッシュとして生成することが出来、このキーを生成するアルゴリズムを「ハッシュ関数」とすることが出来る。

キーを有用とする為には、各ファンクションブロックが、遭遇した各キーについて、どのメタデータの組み合わせがどのキーに関連するかについての履歴を取っていなければならない。これを行う為に、各ファンクションブロックは履歴キャッシュを維持管理する。キャッシュは、それが以前に遭遇した計測オペランドのキー、そしてその演算が許されるか否かを含んでいる。

ここで図１を参照すると、これは本願に記載の概念に基づく計測処理システムの一実施例を示すものである。計測処理システム１００は、計測値インスタンスを提供するように設計されたセンサである１つ以上の計測値生成器１０１を含んでいる。計測値生成器は、計測値インスタンスに、その計測値自体にコンテキストを付加するメタデータを付ける。メタデータは、その計測値自体にコンテキストを提供することが出来る計測値に関わるいずれの情報であっても良い。図１に示した実施例を使うと、計測値及び関連するメタデータは、ファンクションブロック１０２及び１０４へと処理の為に送られる。ファンクションブロック１０２及び１０４の各々は、必要に応じてその結果又はその結果のサブセットを、ファンクションブロック１０６等の更なるファンクションブロックへと追加処理の為に送ることが出来る。図１には３つのファンクションブロックが示されているが、所望の結果を得る為に、幾つの、又はどのような組み合わせのファンクションブロックが、いずれの方法で接続されていても良い。

上述したように、各ファンクションブロック１０２、１０４及び１０６は、計測値生成器１０１から受けた計測値に処理を実施、即ち関数を実行する。各機能は、加算や減算、平均化又は閾値の決定といった単純な機能から多くの基本演算及び論理演算から成るＦＦＴのような複雑な処理機能ネットワークに至るまでのいずれであっても良い。

各ファンクションブロック１０２、１０４及び１０６は、それぞれに結合する履歴キャッシュ１０３、１０５及び１０７を持つ。履歴キャッシュ１０３、１０５及び１０７は、それぞれのファンクションブロックによって送られたメタデータ組み合わせに関わるキーと、関連する演算が許容されるかどうかの指示（indication）を記憶する為に用いられる。

ファンクションブロック１０２、１０４又は１０６は処理すべき計測値を受けると、その計測値に関わるキーを検索する。各計測値は関連するキーを持っており、そしてファンクションブロック１０２、１０４又は１０６は２つ以上の計測値を使った演算を実施する可能性があることから、多くの場合において、そのファンクションブロックは特定の演算に関連して２つ以上のキー群を持っている。ファンクションブロック１０２、１０４又は１０６は、その履歴キャッシュを見に行き、要求された演算のキー（単一オペランド演算の場合）、又はキー群（複数オペランド演算の場合）が、そのファンクションブロックが先に遭遇していたキー又はキー群であるかどうかを確認する。単一オペランド演算におけるそのキー、又は複数オペランド演算におけるそのキー群が先に遭遇していたものであった場合、ファンクションブロックはそのチェックの結果を抽出することが出来、要求された演算が許容される演算であるかどうかを即時に知ることが出来る。キー又はキー群が先に遭遇したものではなかった場合、そのキー又はキー群に関連するメタデータに属性チェックが実施され、演算が許容されるものであるのかどうか、例えば演算対象の計測値のメタデータが要求された演算を許容するものであるかどうか、がチェックされる。チェックの結果は、このキー又はキー群を使った演算に関する将来的な参照用に適切な履歴キャッシュ１０３、１０５又は１０７に記録される。

ファンクションブロックの演算結果が新たな関連メタデータを持つ新たな計測値を生じるものである場合、その新たなメタデータには新たなキーが生成又は指定されなければならない。従ってそのファンクションブロックには（又は他のファンクションブロックと共有して）、新たな計測値用にキーが生成され、付加されるようにキーの指定又は生成アルゴリズムを持たせることが出来る。

図１に示した実施例においては、各ファンクションブロック１０２、１０４又は１０６にはそれ独自の履歴キャッシュ１０３、１０５又は１０７が示されている。あるタイプの演算がある計測値群に対して許容されても、他のタイプの演算が同じ計測値群に許容されるとは限らない為、各ファンクションブロックにそれ独自の履歴キャッシュを設けることが推奨される。しかしながら他の実施例においては、ファンクションブロックが同じ演算を実行するものである場合、又は履歴キャッシュがキー群に対する演算タイプが適正であると表示するように構成されている場合、複数ファンクションブロックが１つの履歴キャッシュを共用するようになっていても良い。

キーは、メタデータのタイプ及び値のハッシュを利用して生成することが出来る。キーの表現法としては、多数の桁を持つ数値とすることが出来る。述べたように、あるメタデータの特定の構成は、複数のキー値へとマッピングすることが出来るが、各キー値はメタデータの特定の１つの構成のみにマッピングされたものでなければならない。

キー及び履歴キャッシュを利用してメタデータを検証することの利点の１つは、こうすることでファンクションブロックが計測値データの変更に適応するようになる一方で、演算の実施前にメタデータをチェックしないシステムの性能特性が維持されるという点である。多くの計測システムにおいては、計測値のタイプはあまり変化せず、従ってシステム中のファンクションブロックは通常、同じメタデータのみを見ることになる。この場合、ファンクションブロックが遭遇するキーは先に検証されたものであり、履歴キャッシュのチェックは、その演算が適正であることを示すものとなる。このチェックは非常に迅速に実行することが出来、システムは実質的にチェックを実施しないシステムの性能を維持することが出来る。例えば、温度センサはほぼ常時、所定の単位及び特定の不確実性で温度計測値を生成するものである。しかしながら、センサが交換されたり、プログラミングし直されたり、保守管理されたりした場合、変化が生じる可能性がある。本システムは、実施しなければならない検証の回数を減らしつつも、この変化に対応することが可能なのである。

加えて、計測処理システムに一般的に利用されているもののような埋め込み型デバイスは、利用可能な記憶容量が限られていることが多い。このような場合、計測値のメタデータ、即ち属性を中央記憶装置中に記憶しておき、計測値をキー及びメタデータが格納されているメモリへのポインタと共にプログラムロジックへと送るようにすることが出来る。プログラムロジックがメタデータを要求した場合、中央記憶装置から取得することが出来る。

ファンクションブロック１０２、１０４及び１０６は、出来れば特定の関数を実現するようにプログラミングされたソフトウェアモジュールとし、このソフトウェアモジュールがプロセッサ上で読み込まれ、起動されるものであることが望ましい。プロセッサは汎用コンピュータの一部分、携帯電話又はＰＤＡのようなモバイルデバイスの一部分、又は特定用途向けに構成された特定用途向けコンピュータの一部分とすることが出来る。ファンクションブロックは、ソフトウェア中に実現されたものが望ましいが、ファンクションブロックをゲートアレイ又は同等の技術を用いてハードウェア中に実現したものも、本願に開示の概念の範囲内である。

ここで図２を見ると、計測値処理中におけるメタデータの検証法の実施例が説明されている。方法２００の理解を助けるために、図１の計測システム１００を参照する。方法２００は処理２０１に示したように、計測値データの生成から始まる。次に処理２０２において、生成された計測値データに、その計測値データに関連するメタデータに基づくキーが指定される。キーが計測値データへと関連付けられた後、処理２０３において計測値データ及びそれに関わるキーが、図１のファンクションブロック１０２、１０４又は１０６のような適切なファンクションブロックへと送られる。処理２０４により、ファンクションブロックはそのキー又はキー群について、履歴キャッシュを見に行くことになる。処理２０５では、キー又はキー群が履歴キャッシュ中に見つかったか否かが判定される。キー又はキー群が見つからなかった場合、処理２０６において計測値データに関連するメタデータが検証される。メタデータの検証後、方法は処理２０７に進み、ここで新たに生成されたキー又はキー群が関連する検証結果と共に履歴キャッシュへと記憶（store：ストア）され、その後処理２０８へと進む。

処理２０５に戻るが、もし、キー又はキー群が履歴キャッシュにおいて見つからなかった場合、処理２０８において、履歴キャッシュ、又は処理２０７において実施された検証のいずれかからのメタデータの検証結果に基づいて、要求された演算が適正であるかどうかが判定される。処理２０８において、要求された演算が適正であると判定された場合、処理２１０において演算が実行される。処理２０８において、演算が不適正であると判定された場合、処理２０９において要求された演算が拒絶される。ファンクションブロックは、演算が不適正であると判定された場合に無条件に演算を拒絶するようになっていても、演算に関連するメタデータを直接的に調べるようになっていても良い。

メタデータを調べた際に、その時点で１つ以上の計測値を何等かの形に変換すればその演算が有効であるとファンクションブロックが判定した場合、ファンクションブロックは計測値を（例えば温度を華氏から摂氏へと）変換するように作用して演算を実施することが出来る。従って、履歴キャッシュを、その中のエントリに基づくどの種類の変換を実施するのかについての記述を更に含むことになるように構成することが可能である。演算が許容されるものであるか否かを表示するフィールドと、そして対象演算が許可される許容状態へとオペランドを変換する為に必要な変換を記述するフィールドとを履歴キャッシュ中に含ませることが出来る。履歴キャッシュにはファンクションブロックの演算を助ける為の他のフィールドも含ませることが出来る。

ここで図３を見ると、履歴キャッシュ中に記憶された情報の一実施例が示されている。オペランドキー１を格納するカラム３０１、オペランドキー２を格納するカラム３０２・・・オペランドキーｎを格納するカラム３０３といったように、履歴キャッシュ３００は関連する関数において使われる各オペランドのキーを格納している。関数は、その演算を実施する為にオペランド１〜ｎのいずれを使っても良い。カラム３０４はオペランドのキー群を使った関数に関わる結果を格納している。そのキー群が演算に適正である場合、結果カラム３０４は「Ｙｅｓ」又は「Ｖａｌｉｄ」の表示を格納する。そのキー群が演算に適正ではない場合、結果カラム３０４は「Ｎｏ」又は「Ｉｎｖａｌｉｄ」の表示を格納するか、又は「Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ」（変換）のように、１つ以上のオペランドを何等かの方式で変換すれば演算を適正とすることが出来ることの表示を格納する。一つの単位から他の単位への変換、又はオペランドの尺度又はフォーマットの変更等のような必要とされるアクションは、アクションカラム３０５中に格納することが出来る。変換はオペランド、又はオペランドに関わる何等かのメタデータのいずれかに適用することが出来る。

本発明及びその利点を詳細にわたり説明して来たが、本願請求項に定義される本発明の精神及び範囲から離れることなく、様々な変更、代替及び改変を加えることが可能であることは言うまでもない。更には、本願の範囲は、本明細書に記載した特定の実施例、プロセス、機械、製造物、組成物、手段、方法又はステップに限定することを意図したものではない。当業者であれば本発明の開示から容易に理解出来るように、本願に記載した対応する実施例と実質的に同じ機能を実行する、又は実質的に同じ結果を得ることが出来る既存の、又は将来的に開発されるであろうプロセス、機械、製造物、組成物、手段、方法又はステップを本発明に基づいて利用することが可能である。よって本願請求項は、その範囲にそのようなプロセス、機械、製造物、組成物、手段、方法又はステップを包含することを意図したものである。

計測処理中にメタデータを検証する為のシステムの一実施例の簡略ブロック図である。 計測処理中にメタデータを検証する為の方法の一実施例のフローチャートである。 本願に記載の概念に基づく履歴キャッシュの内容の一実施例である。

符号の説明

１００：システム
１０２、１０４、１０６：ファンクションブロック
１０３、１０５、１０７：履歴キャッシュ

Claims (10)

1. 計測処理システムにおけるメタデータを検証する為のシステムであって、
   メタデータの特定の組み合わせを表す一意のストリングを計測データに関連付けるプロセス手段と、
   計測データ及び関連する一意のストリングを受信し、前記計測データの演算を実施する少なくとも１つのファンクションブロックと、
   前記一意のストリングを記憶する少なくとも１つの履歴キャッシュと、を具備し、
   前記ファンクションブロックが、前記履歴キャッシュ中の前記一意のストリングを調べて有効な演算を検証することができる、システム。
2. 前記ファンクションブロックが、演算すべき計測値の一群に関連付けられた一意のストリングの一群を検証するものである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記履歴キャッシュが、前記ファンクションブロックにとって有効なフォーマットへと前記計測データを変換する為に、前記計測データをどのように操作するのかを示す命令を記憶している、請求項２に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つのファンクションブロックの各々が、前記少なくとも１つの履歴キャッシュの特定の１つと関連付けられている、請求項１に記載のシステム。
5. １つの中央履歴キャッシュが複数のファンクションブロックにより利用される、請求項１に記載のシステム。
6. 計測処理システムにおける計測値と関連するメタデータを検証する方法であって、
   特定のメタデータの組み合わせにキーを関連付けるステップと、
   前記キーに関連付けられた計測値に関する特定の演算が、前記キーの値に基づいて有効であることを検証するステップと、
   を有する、方法。
7. 前記特定の演算が２つ以上の計測値を用いたものであり、前記検証が一群のキーに対して実施されるものである、請求項６に記載の方法。
8. キーに関連付けられていないメタデータに対し、キーを生成するステップを更に有する、請求項６に記載の方法。
9. 前記キー及び前記検証結果を履歴キャッシュ中に記憶するステップを更に有する、請求項６に記載の方法。
10. 前記特定の演算が前記履歴キャッシュに関連付けられたファンクションブロックにより実施されるものである、請求項９に記載の方法。

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