JP2007521455A - Ｃｔ−アナリスト：空中からの化学的、生物学的、放射線学的（ｃｂｒ）な脅威を、ゼロ遅延かつ高い忠実度で緊急事態評価を行うためのソフトウェアシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 市街地の設定における化学的、生物学的、放射線学的な脅威の正確な図表的な予測を行うことができるツールを提供すること
【解決手段】 ＣＴ−アナリストは、可能な限り最良の３Ｄ計算結果を用いるか、または、操作され、表示される高度に圧縮されたデータベースの中から主要な結果を取り出して短時間に準備されたグランドツルースのデータを用いる。ＣＴ−アナリストの全ての内部の計算と結果は、仮想的に即座に表示される。この能力は、そして、初動対応および緊急事態管理者に、可視的かつインタラクティブで、理解しやすい態様ですぐに利用可能となる。ＣＴ−アナリストは、民間的および軍事的なＣＢＲ脅威の両方への緊急対応をサポートし、同様に、センサ網の制御と拡張性をサポートする。その場にいるスタッフおよび本部スタッフは、計画された避難経路を含む、分刻みの状況評価を得るためのデータの融合のためにこのツールを用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、初動対応手段と、環境上の脅威または生物・化学物質若しくは放射性物質を用いた攻撃（以下、ＣＢＲ攻撃という。）が発生したときの汚染物質の拡散を予測し、脅威の後の有効な応答を行うための計画システムとに関する。

都市、大規模な基地、軍隊を生物・化学物質または放射性物質（ＣＢＲ）を用いた、紛争または攻撃から効果的かつ成功裏に防衛するためには、新たな予測および／または評価技術が必要となる。国内全域に適用可能な現存するプリューム（plume）予測技術は、ガウシャン類似解（「パフ（puffs）」、「プリューム」）、または、拡張されたラグランジェ近似に基づくものであり、後者は、広い領域、および、ビル、断崖、山岳からの大規模な竜巻のない平坦な地形の領域に適用されるものである。こちらの現状のプリューム予測方法は、テロリスト側の立場にたって設計されていない。ここで、テロ事件では、脅威となる１つ又は複数のソースに関する入力データが乏しく、その一方で、空間的規模が狭いため数秒で問題設定、解析および状況評価を最大限、有効に行うことが必要とされる。高速性と確度の両方についての一層の向上が求められる。

ある決まった場所又は領域のＣＢＲ防衛技術は、一群の既知の初期条件から汚染物質のプリュームを予測するシミュレーションと異ならせるいくつかの重要な特徴を有する。最も大きな相違点は、対象とするソースに関して殆ど情報が無いということであり、おそらくその場所の情報さえ無い。それゆえ、リアルタイムに応答するためのいかなる解析方法も、この情報を要求するものであってはならない。未確定情報、定性データ、および幸運にも入手できた定量データを使用でき、直ちに行動できるように状況評価を瞬時に構築できることが、決定的な要求である。

ソフトウェアの緊急事態評価ツールは、実質的に待ち時間が無く、利用しやすいものであるべきである。これは、新たなデータを即座に評価し、緊急事態が発生した領域およびすぐに被害が及ぶ領域を瞬時に計算し、将来とりうる行動の選択肢を時間遅延無く評価することが求められるからである。このソフトウェアは、また、時間に伴って変化する現在の状況評価の結果に基づいて、最適な避難経路を予測できるものであるべきである。

これらの要求に応えるために、新しいツールは、次のような現在一般に使用されているモデルよりも、大幅に高速であることが求められる。現在用いられているモデルは、複雑かつ都市的な地勢を含むシナリオを対象にして、三次元の物理学に基づいた流れのシミュレーションと同程度の精度を有するものである。この焦点は、センサから得られる定性的かつ不完全なデータの融合による状況評価に、当てられる。

一般に用いられる危険予測と結果評価のシステムは、本質的には、ガウシャン・プリューム／パフ・モデルに基づいたプリューム・シミュレーション・モデルである。これらのシステムは、典型的には、ガウシャン・プリューム・シミュレーション・モデルを採用している。このガウシャンプリューム法は、比較的に高速ではあるが、確度が下がる傾向があり、特に市街地でこの傾向が現れやすい。これらのシステムの設定は、複雑化する傾向があり、ソースの特性についての予備知識が求められる。

一般に用いられる危険予測と結果評価のシステムには、次のものがある。
まず、米国ＤＴＲＡ（Defense Threat Reduction Agency）、米国ＦＥＭＡ（Federal Emergency Management Agency）、およびＳＡＩＣ（Science Applications International Corp,）が共同開発したＣＡＴＳ（Consequence Assessment Tool Set）があげられる。これらの団体は、ＨＰＡＣ（Hazard Prediction and Assessment Capability）システムを含む、危険予測、結果評価および緊急事態管理に用いるツールと、商業的な地理情報システムの範囲内で利用できる緊急事態に遭遇する人口および社会基盤についての情報とを統合した。

ＣＡＭＥＯ（登録商標、Computer Aided Management of Emergency Operations）は、化学物質によって引き起こされる緊急事態に対する計画および対応に用いるアプリケーションソフトウェアのシステムである。これは、ＥＰＡのＣＥＰＰＯ（Chemical Emergency Preparedness and Prevention Office）およびＮＯＡＡ（National Oceanic and Atomsheric Administration Office of Response and Restoration）によって、化学物質によって引き起こされる緊急事態の最前線の立案者と対応者を支援するツールの１つとして開発された。

ＭＩＤＡＳ−ＡＴ（登録商標、Meteorological Information and Dispersion Assessment System）は、ＡＢＳコンサルティングインク（ABS Consulting Inc.）の製品であり、産業化学物質、化学・生物薬品、および放射性物質であって、事故又は意図的な活動による放出物がどのように分散するかをモデル化するソフトウェア技術である。ＭＩＤＡＳ−ＡＴは、緊急事態で使用し、緊急事態に対処するための演習を計画する目的で設計されている。ＧＵＩ（Graphical User Interface）は、テロリストのシナリオを定義するために求められる情報の簡単に入力できるように設計されている。

ＨＰＡＣ（Hazard Prediction and Assessment Capability）は、米国ＤＴＲＡによって開発されたものであり、前方配備が可能な、被害拡大と反撃に対する同時評価ツールである。このツールは、民間人および軍人に与える、危険物質の大気中への放出の影響およびそのインパクトを予測する手段を提供する。このＨＰＡＣシステムは、また、核兵器攻撃または原子炉事故により風下の危険に曝される領域を近似的に予測し、核兵器、化学兵器、および生物兵器を用いた攻撃または事故での放出をモデル化する能力を有する。

ＶＬＳＴＲＡＣＫ（Vapor, Liquid, and Solid Tracking）は、ＮＳＷＣ（Naval Surface Warfare Center）によって開発されたものであり、軍事的関心の高い幅広い化学・生物物質および兵器に対して、風下での近似的な危険予測を提供するものである（例えば、特許文献１参照）。このプログラムは、合理的な攻撃が定義されることを担保すべく、入力パラメータの組み合わせをチェックする賢い入力ウィンドウと、危険物の沈殿、堆積量、または濃度に応じた落下予想地を表示する、簡易かつ有益な出力画像とを有することを特徴とする。このモデルは、また、攻撃を気象予測と関連させることを可能とする、種々の気象状態を有することを特徴とする。

ＡＬＯＨＡ（Areal Locations of Hazardous Atmospheres）は、ＥＰＡ／ＮＯＡＡとＣＡＭＥＯの要素プログラムからなり、危険な化学蒸気の放出の評価に用いる大気分散モデルである。ＡＬＯＨＡは、放出された化学物質の毒性および／または物理的性質、大気の条件、および放出の特殊な環境に基づいて、化学物質を含む雲の風上への分散を評価することをユーザに可能とする。画像出力は、地図上に表示できる「クラウドフットプリント」を含み、危険物質を蓄積する他の施設、および、病院や学校等の被災容易地区を表示できるようになっている。

ＦＡＳＴ３Ｄ−ＣＴ（ＦＡＳＴ３Ｄ−Contaminant Transport）は、ＬＣＰＦＤ（Laboratory for Computational Physics and Fluid Dynamics）のＮＲＬ（Naval Research Laboratory）によって開発されたものであり、高い時間精度、高分解能、かつ複雑な幾何学のＣＦＤモデルである。この流体力学的な計算は、４次の計算精度の低散逸アルゴリズムを用いて行われ、一つのセル規模の小さな障害物から渦を発散させる。乱流の取り扱いについては特に注意が払われてきた。その理由は、都会のビルの谷間における乱流が、地上付近にある汚染物質を、より早い風速の水平気流が下流にそれを降下させる得る高さまで上昇させるからである。ＦＡＳＴ３Ｄ−ＣＴは、太陽光による化学物質の分解、気中液滴の蒸発、粒子の再上昇、および地上の液体の蒸発等の、市街地での汚染物質の輸送現象に特有の多くの物理過程を備えている。

ＮＡＲＡＣ（National Atmospheric Release Advisory Center）は、ＬＬＮＬ（Lawrence Livermore National Laboratory）の施設内に最先端の緊急事態対応システムを維持している。このＮＡＲＡＣ緊急事態対応中央モデルシステムは、一対の気象モデルと分散モデルとを組み合わせてなる。ユーザは、幅広い種類のツールを用いてこのシステムにアクセスでき、このツールもＮＡＲＡＣによって提供される。ユーザは、操作員との電話を介して、又は、コンピュータ間のインターラクティブな通信を介して、問題の初期設定を行う必要がある。そして、ＮＡＲＡＣは、最先端の３Dモデル計算を行い、プリュームの規模および位置、影響を受ける人口、健康面での危険、緊急事態の対応の提案を記述した、要求にかかる成果を生成する。
米国特許第５６４８９１４号 米国特許第５７２４２５５号

ＦＡＳＴ３Ｄ−ＣＴまたはＮＡＲＡＣ緊急対応システム等の、一般の人々により信用されてきている最高技術水準の３D予測は、設定、実行、および分析に数時間又は数日要することがある。

上述の全てのシステムは、結果を返すために、数分間、数時間、または数日間さえもかかる。ＷＲＩ（Western Research Institute）が最初に開発したＰＥＡＣ（登録商標、Palmtop Emergency Action for Chemicals）等の簡素化されたシステムは、対応隊員と公衆を守るための素早く専門的な決定を下すために必要とされる緊急事態対応情報を提供する（例えば、特許文献２参照）。ＰＥＡＣ−ＷＭＤ２００２は、多数の照会先から超高速で取り寄せてコンパイルし管理する情報を提供する。ＰＥＡＣは、多数のソース、および、何セットかのガイドラインに基づいた避難距離の情報への瞬時のアクセスを、緊急事態対応隊員に提供する。このシステムは、数秒で結果を返すことができ、ソースについての詳細な知識がより少なくて済むが、結果として得られる固定形状のプリュームには、複雑な地形又はビルの影響が考慮されていない。

近似的なシナリオ計算のそれぞれに、たとえ１分または２分待つのでさえ、現在一般に使用されている危険予測システムの場合と同様に、タイムリーな状況評価には長過ぎる場合がある。過度に単純化された計算の結果は、不正確になることがある。このジレンマの解決は、最先端の３Ｄシミュレーションで可能な最良の計算を短時間で行い、即座に回収、処理、および表示できるやり方で主要な結果を捕えることである。

環境上の脅威、または、気中の化学的、生物学的および放射線学的（ＣＢＲ）な脅威に対する緊急事態評価システムにおいて、確度と計算速度の両方の大いなる向上が同時に可能である。ＣＴ−アナリストは、携帯可能であって、計算速度と確度を達成するための新たなる分散ノモグラフ技術を利用する、完全にグラフィカルな危険予測ソフトウェアツールである。分散ノモグラフの表現と処理アルゴリズムを用いることは、既存のシステムでは利用できないいくつかの特徴をも可能とする。瞬時の状況評価のための複数のセンサ情報の融合は、ノモグラフ技術の自動的な結果である。センサからの汚染物質についての報告は、風下の汚染された領域の決定に使うことができる。３つまたは４つの適切なセンサの読みを用いて、ＣＴ−アナリストは、バックトラックし、計算時間の遅延なしに、未知のソースの場所をグラフィカルに特定することができる。ＣＴ−アナリストは、定性的な入力および未確定の入力を受け入れることができ、かつ、ソースの場所及び量についての知識を必要としない。

ＣＴ−アナリストは、センサ、ソースおよび場所の属性を操作するためのＧＵＩ（Graphycal User Interface）の使用を簡単にし、汚染物質のプリュームからのＣＢＲ危険領域となり得る領域の更新した表示を提供する。このツールは、プリュームの外周表示を高速に早送り巻戻しができ、直接的なセンサ情報の融合、および、中規模のシナリオにおいて環境の属性を変える能力を有する。ＣＴ−アナリストは、また、避難経路を自動的にプロットする。この能力は、ユーザにとって、ＣＢＲシナリオを直接、選択、変形および操作するグラフィカルコントローラを有する、無限のシナリオを有する図書館のように見える。

本発明の全体のデータフローについて、図１を参照する。ＣＴ−アナリスト（ＣＴ−Ａ）には、ＣＴ−アナリスト・グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＣＴ−Ａ ＧＵＩ）１００、およびＣＴ−アナリスト・ツー・ノモグラフ・インターフェース（ＣＴ−Ａインターフェース）１０１の、２つの主要な構成要素がある。このモジュール構成によって、ＣＴ−Ａまたは外部インタフェース１０７のいずれかからの操作が可能となる。この柔軟性が、ＣＴ−Ａをスタンドアロンのシステムとして、または、より大規模な指揮統制システムのコンポーネントたりうることを可能にする。このモジュール手法は、ＣＴ−Ａ全体に適用され、ＣＴ−Ａを柔軟、強固、かつ拡張容易にしている。

ＣＴ−Ａインタフェース１０１は、ＣＴ−アナリスト ＧＵＩおよび外部インタフェース１０７で使用されているデータフォーマットを、ノモグラフライブラリ１０２によって使用されているデータフォーマットに翻訳する。ＣＴ−Ａの内部では、各センサ、ソース、および場所（ＳＳＳ）が、オブジェクトとして表される。オブジェクトは、センサ、ソース、および場所を含む１組の属性によって定義される。各センサ、ソース、および場所のオブジェクトに対する属性の個数は、そのオブジェクトが表すセンサ、ソース、または場所の種類に応じて変わり得る。各センサ、ソース、および場所は、ノモグラフライブラリに状態ベクトルとして表される。状態ベクトルは、ノモグラフライブラリ１０２がノモグラフ表示１０６を計算するために用いるセンサ、ソース、または場所についての属性として定義される。１つのオブジェクトは、常に対応する１つの状態ベクトルを有する。センサ、ソース、および場所のオブジェクトは、最低でも、対応する状態ベクトルによって表される属性を有する。オブジェクトは、修正されうる、すなわち、１）ＣＴ−Ａ ＧＵＩのユーザによって、２）外部のプログラム、スクリプト、ネットワーク、外部インタフェースを介したその他の接続によって、３）新しい１組のノモグラフ表示が作成された後の、オブジェクトと相手方の状態ベクトル間の属性の調整によって、それぞれ修正されうる。同様に、ノモグラフライブラリによって用いられる全般的な属性を含む環境のオブジェクトが存在する。外部インタフェースまたはＣＴ−Ａ ＧＵＩによってなされた、いかなるオブジェクトのいかなる属性についての変更１０７、１０３−１０５も、ＣＴ−Ａノモグラフインタフェースに報告される。オブジェクトの属性の変化に応じて、ノモグラフライブラリ１０２がコールされ、新しいノモグラフ表示１０６が作成される。オブジェクトの属性が変化すると、オブジェクトが変化したという通知がＣＴ−Ａ ＧＵＩおよび外部インタフェースに送信されることになる。

全てのセンサ、ソース、および場所のオブジェクトは、次の属性、オブジェクトの場所、ノモグラフ表示の生成にオブジェクトが含まれること又は排除されることを示す属性を有する。

センサのオブジェクトは、典型的には、外部のセンサ２０３（外部モードのセンサ）を表す。外部モードのセンサのオブジェクトは、外部インタフェース１０７を介して接続される実際のセンサによって決定される属性の殆どを保有する。センサの状態は、「コールド」または「ホット」のいずれかの状態をとりうる。ホットの状態にあるセンサは、その位置で汚染物質を検出したセンサとして定義されるのに対して、コールドの状態にあるセンサは、検出していないセンサとして定義される。センサのオブジェクトは、オブジェクトが保有する一般の属性の全てを有し、加えて、表されるセンサに応じて付加的な属性を有する。これには、センサモード、現在の状態、最後の状態変化の刻印、濃度、質量、種類、汚染物質に関連するその他の属性が含まれる。付加的なセンサモードには、マニュアルモード、およびシミュレーションモードが含まれる。マニュアルモードにあるセンサのオブジェクトは、ユーザによって決定された全ての属性を有し、これらのセンサオブジェクトは、典型的には、ユーザがＣＴ−Ａ ＧＵＩに入力した未確定の報告に使用される。シミュレーションモードでは、センサの状態は、ノモグラフライブラリによって決定されたように汚染物質のプリュームによって決定される。例えば、シミュレーションモードでは、汚染領域内のセンサは、コールドからホットに状態を変化させるのに対して、マニュアルモードまたは外部モードでは、センサは状態を変化させない。外部センサまたはマニュアルセンサによって提供される情報に応じて、ホットとコールドとの間の中間状態を表す付加的なセンサの状態が、センサのオブジェクトによって表されるかもしれない。しかしながら、付加的なセンサ状態は、センサネットワークの感度およびユーザの好みに応じて、対応する状態ベクトル内で、ホットまたはコールドの状態に修正される。複数のセンサのオブジェクトが、１つの実際のセンサをあらわすのでもよい。例えば、一定時間間隔でセンサの読み取りを行うモバイルセンサがある。センサのオブジェクトが、集められて１つのグループにされるのでもよい。センサグループの例として、固定されたセンサネットワークのセンサグループ、および、モバイルセンサのセンサグループがある。

ソースのオブジェクトは、ある場所での汚染物質の放出を表す。ソースのオブジェクト内では、属性の個数が変化しうる。最小でも、標準的なオブジェクトの一般的な属性を有する。付加的な属性には、濃度、質量、種類、および、汚染物質に関連するその他の属性が含まれる。付加的な属性は、ノモグラフ表示によって提供される詳細さのレベルを増加させるが、必ずしも必要ではない。複数のソースのオブジェクトが集められて１つのグループとされ、別の型の汚染物質の放出を形成するのでもよい。これには、ラインソースが含まれる。

場所のオブジェクトは、関心のある領域または地域を表す。場所のオブジェクトは、通常、その領域の詳細な属性を与える。これらは、その場所に特に関連する付加的なノモグラフ表示を作成するために、典型的に用いられる。場所のオブジェクトは、標準的なオブジェクトの一般的な属性を有する。付加的な属性には、ビルに関するパラメータ、または、その場所を防護するために使用されるその他の関連する情報が含まれる。

ＣＴ−Ａ用の環境のオブジェクトが存在する。環境のオブジェクト内の属性には、温度、時刻、季節、風速、風向、および、その他の気象学的属性が含まれる。これらの属性は、ユーザによってマニュアルで設定され、または、外部インタフェースを介して自動的に更新される。

ノモグラフライブラリ１０２は、センサ、ソース、および場所の状態ベクトル、並びに入力として環境ベクトルを取得し、ノモグラフ表示を出力する。これらの状態ベクトルはノモグラフ表示を生成するために使用される属性のみを含む。センサ、ソース、および場所の状態ベクトルに共通の属性は、その場所、および、ノモグラフ表示の計算からベクトルが排除されることを示すフラッグである。

センサ状態ベクトル１０９は、現在の状態、最後の状態変化の刻印、そのモード、濃度、質量、種類、および、検出された汚染物質に関連するその他の属性からなる。ソースの状態ベクトルの属性は、放出された汚染物質の量、放出の刻印、質量、種類、汚染物質に関連するその他の属性を含む。場所の状態ベクトルは、その場所に関する特別の属性を含む。環境状態ベクトル１０８は、時刻、季節、現在の温度、風向、および風速、並びにその他の気象学上の属性からなる。

ノモグラフライブラリに送信されるノモグラフオプションには、ノモグラフ表示の要求サイズ、ノモグラフの選択された領域、およびノモグラフ表示の作成においてどの組のノモグラムテーブルが用いられるかが含まれる。

本発明の一層詳細な記述は図２に見出され、図２には、ＣＴ−Ａ ＧＵＩ１００および外部インタフェース１０７と、ＣＴ−Ａインタフェース１０１との間のイベントフローが記載されている。イベントは、オブジェクトまたはＣＴ−Ａのコンポーネントが修正されたことを、ＣＴ−Ａのコンポーネントに知らせる通知として定義される。イベントを受信すると、受信側では、適切なアクションを取る。例えば、もしユーザがマニュアルセンサの状態をコールドからホットに変化させれば、センサのオブジェクトはＳＳＳ変更イベントを送信する（図６、６０２）。これは、更新されたノモグラフ表示を作成するためにノモグラフライブラリをコールするＣＴ−Ａインタフェースによって受信される。ＣＴ−Ａインタフェースは、次に更新されたノモグラフ表示が利用可能であることをＣＴ−Ａに知らせるイベントを送信する。必要ならば、この変化はユーザに示される。ＣＴ−Ａ内においてイベントを用いることは、内的変化と外的変化とを一様に扱うことを可能とする。これは、ソースの変化の有無、内的か外的かにかかわらず、オブジェクトとＣＴ−Ａのコンポーネントとが同期することを可能とする。

ＣＴ−Ａインタフェースは、ＣＴ−Ａのコンポーネントから、および、ＣＴ−Ａ内の全てのオブジェクトから、イベントを受信する。ＣＴ−Ａの各コンポーネントから送信されたオブジェクトの属性の変化は、ＣＴ−Ａインタフェースに送信される。このコンポーネントから、他のオブジェクトおよびコンポーネントがイベントを介して変化を知らされる。イベントを送信するＣＴ−Ａインタフェースからのアクションの例としては、１）外部インタフェースまたはＣＴ−Ａ ＧＵＩによるＳＳＳオブジェクトまたは環境のオブジェクトの修正、２）更新されたノモグラフ表示が生成された後の、オブジェクトと対応する状態ベクトルとの調整の後に行われる、ＳＳオブジェクトまたは環境のオブジェクトの修正がある。受信したイベントの種類に応じて、ＣＴ−Ａインタフェースは、新たなノモグラフ表示を作成するためにノモグラフライブラリをコールし、または、ノモグラフ表示を更新する前に何周期か更なるイベントが入力されるのを待つ。

ＣＴ−Ａ ＧＵＩは、ユーザのアクションを通じてイベントを送信し、ＣＴ−Ａインタフェースからのイベントに応答する。ＣＴ−Ａ ＧＵＩを介してイベントを生成するユーザのアクションの例としては、１）ＳＳＳオブジェクトの付加または削除、２）ＳＳＳオブジェクトの属性の修正、３）環境のオブジェクトの属性の修正、４）記憶装置に対して行うＳＳＳオブジェクトおよび環境オブジェクトの書き込みまたは読み出し、５）ノモグラム表示の表示のされ方の変化、６）ノモグラム表示の作成に用いるノモグラムテーブルのセットの変化がある。ＣＴ−Ａ ＧＵＩが応答するイベントは、ＳＳＳオブジェクトの属性の変化、環境のオブジェクトの属性の変化、およびノモグラフ表示の更新である。

外部インタフェースは、ＳＳＳオブジェクトに変化を通してイベントを送信し、環境のオブジェクトはコネクションズ２０３を経由して外部インタフェースに送信する。外部インタフェースに接続されたコネクションズは、典型的には、センサ、気象学的情報、外部プログラム、またはネットワークコネクションズを含む。外部インタフェースは、ＣＴ−Ａインタフェースからのイベントに応答する。イベントを生成する外部インタフェースからのアクションの例としては、１）ＳＳＳオブジェクトの属性の修正、２）環境のオブジェクトの属性の修正、３）更新されたノモグラフ表示の生成がある。

図３に示すように、化学物質、生物兵器、または放射性物質を用いた攻撃の利用者またはモニタは、ＣＴ−Ａとグラフィカルユーザインタフェースを用いて双方向通信する。ＳＴ−Ａグラフィカルユーザインタフェース（ＳＴ−Ａ ＧＵＩ）は、センサ、ソース、場所（ＳＳＳ）のオブジェクトを、画像のマークでＳＴ−Ａ ＧＵＩに表示する。ＳＴ−Ａ ＧＵＩ（図１、１００）は、ＳＴ−Ａの１つの重要なコンポーネントであり、これを通してユーザ（図２、２００）はＳＴ−Ａと双方向通信する。ＳＴ−Ａ ＧＵＩの使用の単純さおよび容易さは、他の緊急事態応答システムと全く対比的である。ユーザは、センサ、ソース、場所のオブジェクト、または環境の属性を操作するために、単に選択してクリックするだけである。ユーザは、有用な結果を得る前に、汚染物質についての詳細な情報を入力することが求められない。付加的な情報は、利用可能になったときに付加できるようになっている。その利用の簡単さのため、利用のための訓練は最小限で済む。

ＣＴ−Ａ ＧＵＩを用いることによって、ユーザは、センサ、ソース、場所のオブジェクトの属性の付加、削除、修正を行うことができる。種々の環境の属性３０２もまた修正できる。ユーザは、ロードし、シナリオをセーブし、シミュレーションをランさせ、ノモグラフ表示の表示のされ方３０３を変更するのでもよい。ＣＴ−Ａ ＧＵＩは、ノモグラフ表示をユーザが見ることができるディスプレイフォーマット３００に変換する。このことは、ノモグラフ表示を要求された座標系に変換すること、地図、または、ビル、地勢の特徴、領域に関するその他の関連する図表上の情報を表すグラフィカルレイヤ（図１、１１１）を付加することと、これらの選択されたノモグラフ表示を融合して１つまたは複数のイメージにすることとを含む。

各オブジェクトの図表的な表現は、その属性３０４−３０７のいくつかまたは全てに応じて異なる。例えば、ノモグラフ生成に含まれるソースのオブジェクトは、星３０４として表される。センサのオブジェクトは、それらの属性によって異なる色および形状で表される。センサの表現の例３０５−３０７が示されている。例えば、ノモグラフ表示の生成に含まれるホットの状態のシミュレーションセンサ３０５は、やはりノモグラフ表示の生成に使用されるコールドの状態のマニュアルセンサ３０６から容易に識別される。

ＣＴ−Ａ ＧＵＩは、ＳＳＳオブジェクトまたは環境のオブジェクトの多様な表示を提供することができる。例えば、センサのオブジェクト３０６は、２つの図表的な表示３００および３０１として表される。メインのグラフィカルユーザインターフェース（メインＧＵＩ）３００は、全てのオブジェクトについてのなんらかの情報を、ノモグラフ表示の表示と同様に画面上に表示する。予備のグラフィカルディスプレイ（予備のＧＵＩ）３０１は、オブジェクト内の属性を別のまたは拡張したフォーマットで表示する。予備のＧＵＩは、メインＧＵＩインタフェースと同じ情報を表示してもよいが、典型的には、１つ又は複数のＳＳＳオブジェクト、環境のオブジェクト、またはノモグラフオプションについてより詳細に表示する。ユーザの好みに応じて、複数の予備のＧＵＩが使用されてもよい。この図では、環境のオブジェクトの属性を操作するＧＵＩと、ノモグラフオプション３０３を操作する予備のＧＵＩとの、２つの他の予備の表示が示されている。

図４は、ノモグラフライブラリ１０２によって生成されたメインのノモグラフ表示の図を示す。この図は、ＣＴ−Ａの特有の診断学上の能力のいくつかを表している。例えば、バックトラック表示４０１は、ノモグラフライブラリを使用しているため、ＣＴ−Ａに独特のものである。表示生成の高速性は、ＣＴ−Ａの有用性に寄与する。

ノモグラフ表示の生成に用いられるノモグラフテーブルは、典型的には、状態ベクトルの属性と関心のある領域とに基づいて選択される。生成されるノモグラフテーブルの主要な類型は、１）結果表示４００、２）バックトラック表示４０１、３）フットプリント表示４０２、４）シミュレーション表示４０３、５）避難経路表示４０４、６）危険ゾーン表示４０５、および７）リーケージ表示４０６である。ノモグラフライブラリは、もし要求されれば、特定の状態ベクトルについて特別の表示を生成する。

センサのベクトル状態は、通常、２つの類型のノモグラフ表示、即ち、結果とバックトラックの表示を生成する。結果表示４００は、汚染物質に曝され得る風下の領域に、センサを基準とした風上方向の安全半径を付して表示される。これは、センサの状態がホットかコールドかに依存する。バックトラック表示４０１は、異なる領域に汚染源がある確率を表示する。バックトラック表示は、その領域からソースが発生した確率に応じて異なる値でその領域を表示する。

ソースのベクトル状態は、シミュレーション表示４０３、フットプリント表示４０２、および避難経路表示４０４の生成に用いられる。フットプリント表示は、ソースからの汚染物質に露出されることになり得る風下の領域に、風上方向の安全半径を付して示す。シミュレーション表示は、プリュームの時間発展を示す。避難経路表示は、ソースからのフットプリントの表示に基づいて最良の避難経路を示す。

場所のベクトル状態は、危険ゾーン表示４０５、およびリーケージ表示４０６を生成するために用いられる。危険ゾーン表示は、その領域に置かれた汚染物質が到達し得る風上の場所を表示する。リーケージ表示は、その場所が露出していれば、汚染物質に曝されることになりうる風下の領域を表す。

図５は、ＣＴ−Ａによって表示された情報へのユーザの応答を詳細にするブロック図である。このシナリオでは、化学物質は、市街地環境に放出された（５００）。固定されたセンサネットは市街領域に配置されており、化学物質がいくつかのセンサアラームが化学物質の放出がその領域で発生したことを示している（５０１）。これらのセンサは外部インタフェースに接続され、それらの状態の変化は受信される（５０２）。ノモグラフ表示が生成され（５０３）、ＣＴ−Ａ ＧＵＩによって表示され、汚染されたセンサの状態の変化もまた表される。ユーザは、状態の変化を見つけ、ＣＴ−Ａ ＧＵＩ（図３、３０３）からバックトラック表示を選択する。センサの読み取りもまた移動センサから得られ、または、他の初動対応者からの電波を介した報告のようなソース、または、化学物質の放出によって病気になる人の情報も得られる。もし、この情報が存在するならば（５０５）、それは、マニュアルのセンサ読み取りとしてＣＴ−Ａに入力され得る（５１０）。

もし、いずれかのマニュアルセンサまたは自動センサが、化学物質の放出の起こった場所を限定するＣＴ−Ａの能力を妨げるときは、ユーザはバックトラックからそのセンサの読み取りを排除することができる（５０６）。ユーザは、今やソースが何処にあるかを決定するための情報が十分か否かを決定することができる（５０７）。もし、ＣＴ−Ａによって表示されたバックトラック領域が十分、小さな領域に狭められていないならば、ユーザは、いくつかの選択肢を有する。彼らは、固定センサのネットワークを介して、また、マニュアルセンサ入力によってさらに情報が入ってくることを待つことができる（５０８）。彼らは、また、バックトラックによって表示された、化学物質のソースの置かれていそうな領域に移動センサを送り、化学物質のプリュームの端を見つけることをゴールとするのでもよい。

ＣＴ−Ａからのバックトラック表示が化学物質の放出のあった場所を狭い場所に限定したとき、ソースのオブジェクトがバックトラック領域に置かれ得る（５１１）。ＣＴ−Ａに表示されたソースのオブジェクトによって、化学物質の放出によって汚染され得る風下の領域は、知られる。ユーザは、今度は、ソースのオブジェクトに基づいて避難経路を設定することができ（５１２）、そして、この情報をソースの風下の領域に送信することができる（５１３）。この避難経路情報は、ＣＴ−Ａの外部インタフェースを経由して、または、ＣＴ−Ａから外部につながる他の手段を介して、遠隔地に送信されるのでもよい。

図６は、ＣＴ−アナリスト内で典型的に生成されるイベントの生成を表す機能ブロック図である。これらのイベントは、ＣＴ−アナリストからノモグラフへのインタフェースを通してＣＴ−アナリストの他のコンポーネントに送信される。１つのイベントが複数のコンポーネントに影響するのでも、全くどれにも影響しないのでもよい。

環境のオブジェクトは、通常、環境パラメータを変化させ（６００）、または、使用しているノモグラフテーブルを変化させることによって（６０１）、イベントを生成する。環境パラメータを変化させることは、ｍｅｔＥｖｅｎｔを生成する（６０６）。最もしばしば変えられる環境パラメータは、風向、および風速である（６０４）。ｍｅｔＥｖｅｎｔを生成する他の種々のパラメータは、時間、季節、気象条件、および他の気象学的なパラメータを含む（６０５）。使用しているモノグラフテーブルを変化させること、または、ＣＴ−Ａに表示されている場所の変化は、ａｒｅａＥｖｅｎｔを生成する（６０８）。

センサ、ソース、または場所のオブジェクトについて発生する２つの類型のイベントは、ＳＳＳオブジェクトの属性の変化（６０２）、および、ＳＳＳオブジェクトの付加／削除（６０３）である。ＳＳＳオブジェクトの属性の変化（６０９）は、ＳＳＳオブジェクトのイベントを生成する（６１０）。典型的にＳＳＳオブジェクトイベントを生成する属性は、オブジェクトの場所、それが表すオブジェクトの種類、それがノモグラフ表示の計算に含まれるか否か、および、その状態を含む。ＳＳＳオブジェクトを付加することまたは削除すること（６１１）は、ＳＳＳ付加／削除オブジェクトイベントを生成する（６１２）。

図７は、ＣＴ−アナリストのイベントループ（ＣＴ−Ａイベントループ）の機能ブロック図である。これは、ＣＴ−Ａからノモグラフへのインタフェース１０１の内部コンポーネントである。ＣＴ−Ａイベントループは、ＣＴ−Ａインタフェースが初期化されたときにスタートする（７００）。それは、初めに、何らかのＳＳＳイベントが発生したかみるためにチェックする（７０１）。もし、ＳＳＳイベントが発生していたら、いかなるタイプのイベントであるかを決定するためのチェックがなされ（７０６−７０７）、そして、イベントが正しければ真の更新フラグをセットする。環境のオブジェクトイベントが発生したら、新しいノモグラフテーブルが、環境のオブジェクトのパラメータに依存してロードされ、更新フラグがセットされる。もし更新フラグがセットされたら（７０３）、ＮＧインタフェースがコールされ（７１１）、ノモグラフ表示が更新される。もし、プログラムが終了していなければ、これは、連続的にこのループの処理を行い（７０４）、そうでなければ、ループから出る（７０５）。

図８は、ＮＧインタフェースの機能ブロック図である。これは、ＣＴ−Ａからノモグラフへのインタフェース１０１の内部コンポーネントであり、このインタフェースは、ＳＳＳオブジェクトおよび環境のオブジェクトをノモグラフライブラリが使用できるフォーマットに翻訳すると共に、更新されたＳＳＳオブジェクトおよび更新されたノモグラフ表示を出力する。

初めに、ＳＳＳオブジェクトおよび環境のオブジェクトは、それらと等価な状態ベクトルに変換される（８００、８０１）。次に、ノモグラフライブラリがコールされ、新しいノモグラフ表示が生成される（８０２）。ノモグラフライブラリは状態ベクトルを変化させることができるため、各ベクトルは変化したかどうかのチェックを受ける（８０３−８０５）。もし、これが変えられていたら、ＳＳＳオブジェクトおよびＳＳＳベクトルは、状態ベクトルからの属性を用いてＳＳＳオブジェクトの属性を更新することによって、調整される（８０７）。新たなノモグラフ表示は、ＣＴ−Ａの他のコンポーネントに送信され（８０６）、ＮＧインタフェースが戻す。

この発明は、典型的な実施の形態について記載されてきたが、他の変形および修正が、クレーム中に記載されている発明の範囲および概念から逸脱することなく実施の形態に影響されることがあり得ることは、当業者によって理解される。

図１は、全体構成とＣＴ−アナリストのメインコンポーネントを示すブロック図である。 図２は、ＣＴ−アナリストのコンポーネントが内的および外的に発生したイベントにどのように対応するかを示すイベントフロー図である。 図３は、ＣＴ−アナリストのグラフィカルユーザインタフェースのコンポーネントを示す図である。 図４は、ノモグラフライブラリによって生成されたノモグラフ表示の提供を示す図である。 図５は、ＣＴ−アナリストを用いたシナリオの詳細である。 図６は、外的、およびＣＴ−アナリストで内的に生成された種々のイベントのブロック図である。 図７は、ＣＴ−アナリストからノモグラフインタフェースへのイベントを要素とする、主要なイベントループを表すブロック図である。 図８は、ノモグラフライブラリと通信するインタフェースの、ＣＴ−アナリストからノモグラフインタフェースになされる処理を要素とする機能の機能ブロック図である。

符号の説明

１００ ＣＴ−アナリスト グラフィカルユーザインタフェース
１０１ ＣＴ−アナリストからノモグラフへのインタフェース
１０２ ノモグラフファイブラリ
１０７ 外部インタフェース
２００ ユーザ
２０３ 外部コネクションズ

Claims (15)

1. 環境上の脅威を予測的にモデル化するコンピュータシステムであって、
   環境データを処理し、ユーザとのインタフェースとして機能するコンピュータと、
   前記コンピュータに接続され、環境上の脅威に関するデータを表示するグラフィカルユーザインタフェースと、
   前記コンピュータと接続されると共に、環境上の脅威を検知する環境センサと接続された外部インタフェースと、
   前記コンピュータ、および、環境データと環境上の脅威に関するデータとを一緒に表示することを可能にするための領域的な地理データのライブラリに接続されたインタフェースとを備えることを特徴とするコンピュータシステム。
2. 前記環境上の脅威が、化学的、生物学的、放射線学的、その他の発見が困難な脅威を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンピュータシステム。
3. 前記グラフィカルユーザインタフェースが、センサ、場所、環境上の脅威のソースの位置を選択された領域に表示することを特徴とする請求項１に記載のコンピュータシステム。
4. 前記グラフィカルユーザインタフェースが、環境上の脅威によって影響された領域を表示し、前記環境上の脅威によって影響される領域を地図上に表示することを特徴とする請求項１に記載のコンピュータシステム。
5. 前記グラフィカルユーザインタフェースが、領域的な地理データのライブラリを用いることによって、環境上の脅威によって影響される領域の表示を実質的に実時間で提供できることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータシステム。
6. 前記外部インタフェースが、温度、時間、季節、風速、風向およびその他の気象学的な属性を測定する環境のオブジェクトに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータシステム。
7. 前記外部インタフェースが、ネットワークまたはより大きな指揮統制システムに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータシステム。
8. 領域データのライブラリに接続された前記インタフェースが、センサ、ソース、および場所から入力を取得し、現在の領域表示地図を出力することを特徴とする請求項１に記載のコンピュータシステム。
9. 前記現在の領域表示地図が、ノモグラフ表示であることを特徴とする請求項８に記載のコンピュータシステム。
10. 前記現在の領域表示地図が、地理表示であることを特徴とする請求項８に記載のコンピュータシステム。
11. 前記コンピュータに接続された前記インタフェースが、更新されたセンサデータを受信し、前記更新されたデータに基づいて更新されたノモグラフ表示を生成することを特徴とする請求項９に記載のコンピュータシステム。
12. 前記更新されたノモグラフ表示が、関連するイベントが発生したときに作成されることを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータシステム。
13. 前記グラフィカルユーザインタフェースが、更新された表示を生成するイベントを生成することをユーザに許諾することを特徴とする請求項１に記載のコンピュータシステム。
14. 前記イベントが、センサ、ソース、若しくは場所を修正すること、表示されるノモグラフを変化させること、または、環境のオブジェクトを修正すること、を含むことを特徴とする請求項１３に記載のコンピュータシステム。
15. 所定の領域への環境上の脅威を表示させるコンピュータの使用方法であって、
    環境上の脅威が所定の地理学上の領域で発生したか否かを決定するために環境センサを用いるステップと、
    前記環境センサの現在の状態を決定するために前記環境センサからデータを収集するステップと、
    前記センサからのデータに基づいて、前記センサによって決定されるように、影響された領域を表示する領域地図を作成するステップと、
    前記センサが関連する環境データを提供したか否かを決定するステップと、
    関連しないセンサデータを排除するステップと、
    影響された領域内のソースのオブジェクトを検知するステップと、
    前記ソースのオブジェクトによって生成されたプリュームを表示するステップと、
    前記ソースのオブジェクトに基づいて避難経路を表示するステップと、
    影響を受けることが知られている前記ソースの風下の領域に警告を送信するステップとを備えたことを特徴とするコンピュータの使用方法。

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