JP2011519427A - 事象の予告を持つシミュレーションを提供するための方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品 - Google Patents

Abstract

期待される事象または状態の予告を提供するコンピュータ・シミュレーションを提供する方法、コンピュータ・システム、およびコンピュータ・プログラム製品は、第１のコンピュータ・シミュレーションを実行し、第１のシミュレーションに対応し、かつ第１のシミュレーションよりも進んだ、第２のコンピュータ・シミュレーションを実行し、第２のコンピュータ・シミュレーションを使用して、第１のシミュレーションにおける期待される未来の事象を表す情報を提供することを含む。第１のコンピュータ・シミュレーションは被シミュレート・システムのモデルに基き、このモデルは複数の状態変数を持つ。第１のユーザ入力インタフェースからの入力データは第１のコンピュータ・シミュレーションとのユーザ対話を表してよく、第２のユーザ入力インタフェースからの入力データは状況がシミュレーションにおいて現れるべき程度を表してよい。第２のユーザ入力インタフェースからの入力は、モデルにおいて具現化される規則に関しての状況の記述と一致する第１のコンピュータ・シミュレーションにおける１つ以上の状態変数の値に変換される。期待される未来の事象の表現は、モデルにおける状況の対話式の細かい調整を可能にする。

Description

本発明は、シミュレーションを提供するための方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品に関し、特に、シミュレーション事象の予告を提供するシミュレーションを提供する方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品に関する。

複雑なシステムの挙動のコンピュータ・シミュレーションは、複雑なモデルの試験や、特に複雑な装置を操作しまたは臨界シナリオに関して決断をするのを要する、手動および認識タスクにおける学生を訓練するための機会を提供する手段としての、確率的変動を受けるシステムの挙動のシミュレーションを含む、多くの状況において重要となる。

後者の典型的な例は、フライト・シミュレータ、他の乗り物又は重機械の操作を訓練するためのシミュレータ、手術又は他の治療患者における外科医又は医学の職員又は訓練するためのシミュレータ、および例えば原子炉のような臨界手順の操作者を訓練するためのシミュレータを含む。

訓練シミュレータは、典型的には、学生又は操作者が動作を行う対象物の記述を含む環境のモデルと、このモデルにおける状態又は状況を表す一組の変数と、物理的なプロセスや彼ら／彼女らがどのようにしてその変数の値を変化するためにやり取りするかの一組の規則と、ユーザ入力を受信し、環境や、ユーザの相互作用に起因するその環境の変化、その環境における対象物間の相互作用、又はそのシミュレーションの進行に起因する時間上の動的変数の変化を表示し又は別の方法で表現するための入出力インタフェースと、を含む。

環境の作成および初期条件、目標などを含む特定の訓練シナリオは、しばしば、望ましい条件が、学生にその特定の状況の処理を訓練するのを可能にするようにそのシミュレーションの一部として開発するのを検証するために、シミュレーションの試験実行を必要とする複雑なプロセスである。そのシナリオが作成された後、その変化は、シミュレーションにおける一時停止、パラメータの複雑な再調整、および新しい試行および検証を必要とするだろう。更に、インストラクタやスーパバイザにとって、シミュレーションにおける現在の状況に基いて、そのシミュレーションが、学生が立ち向かうのに望ましい状態を伸ばすためにふさわしいかどうか、その状態が起こるために予期され得るときを知るのは困難である。

本発明は、例えば、訓練環境や学生によって使用されるユーザ制御を表す、実時間で実行する第１のシミュレーションと、近い将来におけるシミュレーションの変遷の予測を表す、実時間より進んで実行する第２のシミュレーションとを含む、方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品に向けられる。スーパバイザ、インストラクタ又は教師は、それから、それらが起こる前の事象を準備する間、学生を監督し、この発明のある実施の形態に従って、ある状態又は事象を引き起こし又は避けるための訓練シナリオを操作してよい。

本発明の原理と合致する方法は、第１のコンピュータ・シミュレーションを実行し、前記第１のシミュレーションに対応し、前記第１のシミュレーションよりも更に進んだ第２のコンピュータ・シミュレーションを実行し、および前記第２のコンピュータ・シミュレーションを使用して、前記第１のシミュレーションにおける期待される未来の事象を表す情報を提供することによって、例えば、起こることが期待される状態又は状況である、コンピュータ・シミュレーションの事象の予告を提供するシミュレーションを提示してよい。

ある実施の形態によれば、第１のシミュレーションはモデル上のシナリオの実時間シミュレーションであり、第２のシミュレーションは実時間より前の前記モデル上のシナリオをシミュレーションである。前記第２のシミュレーションは、第１のシミュレーションにおける現在の時点に対応する前記第２のシミュレーションにおける時点までの、前記第１のシミュレーションが持つ状態履歴を共用してよい。この方法は、前記第１のシミュレーションにおける現在の状態の第１の表現を現在の状況の表現として生成し、前記第２のシミュレーションにおける１つ以上の状態の第２の表現を１つ以上の期待される未来の状況の表現として生成してよい。第２のシミュレーションにおける１つ以上の状態は、実時間シミュレーションにおける現在の時点と対応する時点の後に起こる、そのような状態の履歴から選択されてよく、したがって、第１のシミュレーションにおける未来の状態又は状況の予測を表す。

本発明のある実施形態によれば、第１のシミュレーションにおける現在の時点での現在の状態が、前記第２のシミュレーションにおける対応する時点での対応する状態と異なるかを決定してよい。本発明の原理と合致すると、それから、第２のシミュレーションは、前記対応する時点に戻り、状態変数を、その時点での第１のシミュレーションと対応する状態にリセット又は再初期設定してよい。それから、第２のシミュレーションの進行の加速した計算が、第２のシミュレーションが再び前記第１のシミュレーションより前に実行するまで実行されてよい。

ある実施の形態によれば、第１の表現（実時間シミュレーションを表す）は、第１の出力装置上に提示されてよい。第２の表現（予測を表す）は、第２の出力装置上に提示されてよい。これは、第１のユーザ・インタフェースの制御を操作している間、学生に実時間シミュレーションを観測するのを可能にし、インストラクタは、近未来の事象の予測を観測でき、それが起こる前に準備できる。

本発明のある実施の形態に合致すると、前記第２のシミュレーションにおける対応する状態と異なる前記第１のシミュレーションの状態は、ユーザ・インタフェース上で受信されるユーザ入力の受信の結果としてもたらされてよい。そのようなユーザ入力は、第１のユーザ・インタフェースを使用してモデルを操作する学生の結果として受信される入力であってよい。また、ユーザ入力は、第２のユーザ・インタフェースを使用するシナリオを操作するスーパバイザを提示してよい。

本発明のある態様によれば、シミュレーションのスーパバイザの操作を提示するユーザ入力は、モデルにおいて具現化される規則に関してのシミュレーションにおける状況の記述と一致する第１のコンピュータ・シミュレーションにおける１つ以上の状態変数の値に変換されてよい。

本発明の他の態様に合致すると、コンピュータ・シミュレーションは、複数の状態変数を持つ被シミュレート・システムのモデルに基いて第１のコンピュータ・シミュレーションを実行し、第１のユーザ入力インタフェースから、被シミュレート・システムとの対話と一致するように、前記状態変数の１つ以上の値を変化するために前記第１のコンピュータ・シミュレーションとのユーザ対話を表す入力データを受信し、第２のユーザ入力インタフェースから、状況が前記シミュレーションにおいて提示されるべき程度をユーザが調整するのを可能にする入力データを受信することによって、制御されてよい。第２のユーザ入力インタフェースからの入力は、モデルにおいて具現化される規則に関しての前記状況の記述と一致する前記第１のコンピュータ・シミュレーションにおける１つ以上の状態変数の値に変換されてよい。

ある実施の形態によれば、第１のユーザ入力インタフェースは学生ユーザ・インタフェースであり、第２のユーザ入力インタフェースはスーパバイザ・ユーザ・インタフェースである。状況は、前記第１のユーザ入力インタフェースから受信したデータによって少なくとも一部分克服でき又は打ち消され得る望ましくない状況となるように、制御されてよい。

本発明の原理に合致すると、１つ以上の状態変数は、前記モデルにおいて具現化される規則を通して他の状態変数と動的に対話するシミュレーションの一部分であってよい。

本発明のある実施の形態において、また、逆の機能が、前記第１のコンピュータ・シミュレーションにおける１つ以上の状態変数の値を、状況が前記シミュレーションにおいて提示される程度の表現に変換されるように実行されてよい。

ある実施の形態によれば、モデルは人間の生理学の記述であってよく、前記状況は病理学上の状態である。病理学上の状態は、例えば、血液量減少、過敏症、オピオイド中毒、および出血の発病度のグループから選択されてよい。

ある実施の形態によれば、前記モデルが原子炉の記述であってよく、前記状況が前記炉における望ましくないまたは臨界の状況であってよい。

本発明の典型的な実施の形態は、以下に与えられる詳細な説明および添付の図面からより十分に理解されるだろう。これら図面は、たんに実例として与えられたものであり、従って、本発明を制限しない。これら図面において、類似の参照符号は類似の要素を表す。

コンピュータ・シミュレーション・システムの典型的なアーキテクチャを示す図である。 コンピュータ・シミュレーション・システムの典型的なアーキテクチャを示す図である。 本発明に従った方法を示すフローチャートである。 本発明に従って動作するように構成されたコンピュータのネットワークを示す。 本発明の態様を示す２つのユーザ・インタフェースを示す。 本発明の態様に従って動作するように構成された、サーバ・コンピュータとクライアント・コンピュータのネットワークを示す。 組み込みシミュレーション・サーバを持つ複数の人体解剖模型と、この組み込みサーバと通信するように構成された複数のクライアント・コンピュータとを示す。 本発明に従ったシステムに含まれてよい、多数の構成要素とモジュールを示す。 本発明の更なる態様を示す１つのユーザ・インタフェースを示す。 本発明の更なる態様を示す１つのユーザ・インタフェースを示す。 ユーザ入力をシミュレーションにおけるモデル化された状況に変換するためのモデルを持つコンピュータ・シミュレーション・システムの典型的なアーキテクチャを示す図である。

本発明は、シミュレーションを提供するための方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品に向けられ、特に、シミュレーション事象の予告を提供するシミュレーションを提供するための方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品に向けられる。次の説明は、そのような方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品の典型的な実施の形態と本発明の原理に合致したその種々の態様を提示する。これらの典型的な実施の形態は、本発明のより良い理解を提供するために向けられており、それらはこの発明に限定されると解釈されるべきなく、その範囲は後に付けられた特許請求の範囲によって規定されることに、留意されるべきである。

図１は、本発明の原理に合致するシステムをブロック図で示す。図１Ａは、システムが、どのようにしてハードウェア層１０１、オペレーティング・システム層１０２、シミュレータ１０３、モデル１０４、一組の状態変数１０５、およびユーザ入出力インタフェース１０６を含んでいるかを示す。ハードウェア層１０１は、処理装置、メモリ、およびシミュレーションを実行するコンピュータ・システムの他の構成要素を表す。オペレーティング・システム層１０２は、このシステム上で実行するソフトウェアによってシステム資源（ハードウェア層）へのアクセスを管理する。シミュレーションのタイプに応じて、そのシステムが納得させる方法で進行し応答するのを可能にするようにシステム資源へのアクセスを保証するために、特定の実時間能力が、オペレーティング・システムによって必要とされてよい。

シミュレータ１０３は、実際のシミュレーションを実行するソフトウェアであってよい。そのソフトウェアは、モデルにおいて記述されるようなシミュレーション環境の記述をアクセスし、受信したユーザ入力に依存する、必要な命令を含んでよい。

モデル１０４は、状態変数がどのようにして互いのおよびユーザ入力の影響下で変化するかの任意の規則を含む環境の記述である。状態変数１０５は、モデルにおける状況を表し、ユーザ入力の影響下シミュレーションによって適用されるとき、このモデルの規則に依存して決定論的に又はランダムに変化してよい。状態変数１０５は、シミュレーションの進行が、そのシミュレーションが完了した後に、再生又は試験され得るように、ログ・ファイル（図示せず）に書き込まれてよい。

入出力インタフェース１０６は、例えば、表示装置、音および触感の出力装置、およびキーボード、マウス、ジョイスティック、又はシステム上で実行する特定のシミュレーションに特有であってよい入力コントローラのような入力装置のような、外部装置へのインタフェースを表す。

図１Ｂは、本発明の態様に従って実行するシミュレーションの一例を示す。本発明のこの特定の実施の形態によれば、２つの事例のシミュレータ１０３Ａ、１０３Ｂが、システムメモリにロードされ、同時に実行する。それらは、別々の事例のモデル１０４Ａ、１０４Ｂおよび別々の組の状態変数１０５Ａ、１０５Ｂ上で動作する。本発明のある態様によれば、第２のシミュレータ１０３Ｂは、第１のシミュレータ１０３Ａと同じシミュレーションを実行してよいが、第２のシミュレーションの状態変数１０５Ｂが第１のシミュレータ１０３の状態変数１０５Ｂのある期間だけ未来への期待値を表すという意味で、時間的に進んでいる。

本発明の原理に合致すると、シミュレーションへのユーザの提供した入力は、第１のシミュレータ１０３Ａへの入力として送出されてよい。第１のシミュレータ１０３Ａからの出力は、同様に、シミュレーションの現在の状況として、第１の組の出力単位上でユーザに提示されてよく、実際にシミュレートされたユーザとの対話を表す。第２のシミュレータ１０３Ｂからの出力は、例えば、シミュレータへの別の組の出力装置上に提示されてよく、もしユーザがシミュレーションと対話しなければ、そのシミュレーションにおける期待される未来の状況を表す。

また、制御装置１０７と呼ばれる別のソフトウェア・モジュールは、システム・メモリにロードされてよい。制御装置は、もしある状況が起こったことを検出するために、状態変数１０５Ａ、１０５Ｂを監視してよい。本発明のある実施の形態によれば、制御装置１０７は、第１のシミュレーションの状態変数１０５Ａの現在の値と、第２のシミュレーションの状態変数１０５Ｂの対応する値とを比較する。対応する値は、第１のシミュレーションの現在の値と対応するシミュレーションにおける時点からの第２のシミュレーションのログされた値であってよい。例えば、もし第２のシミュレーションが第１のシミュレーションの１０分前を実行しているなら、制御装置１０７は、第１のシミュレーションの状態変数１０５Ａの現在の値と、１０分前にログされた、状態変数１０５Ｂの対応する値とを比較してよい。

本発明のある態様によれば、シミュレータ１０３Ａ、１０３Ｂとモデル１０４Ａ、１０４Ｂとは、同じ事例のソフトウェアであってよい。その結果、もしユーザ入力が第１のシミュレーションに提供されないなら（そして、もしそのシミュレーションが乱数の発生を含み、同じ生成された数が両方のシミュレーションに対して使用されるなら）、シミュレーションの結果は同じであるだろうし、単に時間がシフトされているだけである。しかしながら、もしユーザが第１のシミュレーションに入力を提供して、モデル１０４Ａの状態変数１０５Ａに変化をもたらすなら、シミュレーションは、離れ離れになり始めるだろう。もし制御装置１０７がそのような状況を検出すると、制御装置は、そのシミュレーションの状態変数１０５Ｂを変化させ、更新された変数で開始するために第２のシミュレータ１０３Ｂに命じ、再びそれが所望の時間量だけ第１のシミュレーションより進むまで、加速した時間上で実行してよい。

本発明の代替の実施の形態によれば、１つの事例のシミュレータ１０３と１つの事例のモデル１０４のみがロードされてよい。この実施の形態によれば、シミュレータは制御装置１０７の機能を含むという条件である。また、シミュレータは、二組の状態変数１０５Ａ、１０５Ｂ上で動作可能でなければならない。

図２は、本発明の原理に従って実行するシミュレーションがどのようにして進行するかの一例のフローチャートを示す。

方法は開始ステップ２００で開始する。第１のステップ２０１において、第１および第２のシミュレーションが同じモデルと全て関連する状態変数の同じ値とで起動される。次のステップ２０２において、予測を表す第２のシミュレーションは、それがシミュレーション時間に関して言う、予め定められた時間Δｔだけ第１のシミュレーションより進むまで加速される。第２のシミュレーションにおける関連する値又は状態は、ステップ２０３において、第１のシミュレーションにおける期待される未来の値又は事象の予測として表される。表された実際の情報量は、設計基準に従って変化してよく、ある状態又は事象が、全ての関連する値の連続出力に検出されたときにのみ発行される、警告から変動してもよい。また、提示は、「現在」の予測値、すなわち、第１のシミュレーションからΔｔだけ進んだ値のみを含んでよく、又は、「未来の履歴値」が、例えば、第１のシミュレーションにおける時刻ｔから時刻（ｔ＋Δｔ）までの値の期待される変遷を示す曲線の形で提示されてもよい。

次のステップ２０４において、第１のシミュレーションにおける状態変数の全ての関連する値は、時刻（ｔ−Δｔ）でログされた、第２のシミュレーションにおける同じ変数の対応する値と比較される。換言すれば、時刻が今の実時間シミュレーションにおける値は、時刻が今よりある時間以前に予測された予測シミュレーションのそれらと比較される。もし第１のシミュレーションが予測からはすれていることが見つけられたなら２０５、第２のシミュレーションは、第１のシミュレーションの現在の値に再初期設定され、加速されるためにステップ２０２に戻される。

第１のシミュレーションが予測からはずれていない限り（それは、予測が正しかったことを示しているが）かつシミュレーションがステップ２０７において完了されたことが見つけられない限り、ステップ２０４の監視が続く。ある理由のためにシミュレーションがステップ２０７において完結されと決定されたとき、処理は終わる。

図２の例は一連の連続的なステップとして示されているが、あるステップは、同時に又は異なった順序で実行されてもよいことは、理解されるだろう。例えば、２つのシミュレーションにおける値の比較は、第２のシミュレーション（予測）が加速されている間、継続してよい。それは、第２のシミュレーションが第１のシミュレーションよりもΔｔだけ進むまで待つ必要はない。同様に、例えば、表示装置上への値の提示は、シミュレーションが実行している間、連続的に行われてよい。

シミュレーションとのユーザ対話は、説明の簡略化のために、図２において示していない。

さて図３を参照すると、それは、シミュレータがコンピュータのネットワークにおいて実行する、本発明の実施の形態を示す。シミュレーションを実行するコンピュータはサーバ・コンピュータと呼ばれ、シミュレータにアクセスする付加的なコンピュータはクライアント・コンピュータと呼ばれる。この典型的な実施の形態によれば、サーバ３０１は、本発明の原理に従って動作するシミュレータを実行する。サーバ３０１は、ここでネットワーク雲３０２として図示されている、ネットワークに接続されている。ネットワークは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）やインターネットのようなワイド・エリア・ネットワークであってよい。ネットワーク３０２上の通信は、周知の通信標準およびイーサネット（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、ＨＴＴＰ等のようなプロトコルに基いてなされてよい。

３つのクライアント・コンピュータ３０３は、学生におって操作されてよく、ネットワーク３０２に、例えば、無線リンク上で接続されている。第４のクライアント・コンピュータ３０４は、インストラクタによって操作されてよい。本発明の原理に合致すると、学生クライアント・コンピュータは、サーバ３０１上で実行する実時間シミュレーションへのアクセスが許されるが、実時間シミュレーションよりも進んで実行する予測シミュレーションへのアクセスは許されていない。第４のクライアント３０４は、サーバ３０１上で実行する実時間シミュレーションおよび予測シミュレーションへのアクセスが許される。実時間シミュレーションは、図１Ｂにおけるシミュレータ１０３Ａ上で実行するシミュレーションに対応してよく、予測シミュレーションは、図１Ｂにおけるシミュレータ１０３Ｂ上で実行するシミュレーションに対応してよい。

さて図４に移って、医療シミュレーションを実行する、サーバ３０１のような、コンピュータ・システムの入出力インタフェース１０６上に提示されるだろう、２つのスクリーン・ショットがシミュレーションの一例を示す。

図４に示される典型的な実施の形態によれば、シミュレーション・サーバ３０１上で実行するシミュレーションは、ある傷害にさらされている患者のシミュレーションである。この説明を簡略化しかつ理解を容易にするために、この例は、制限された組のパラメータ、又は状態変数、および入力制御のみを含む。実際の例は、たぶん、より複雑になるだろう。

第１のユーザ・インタフェース４０１は、クライアント・コンピュータ３０３を操作する学生に提示される制御と出力を表す。ユーザ・インタフェースは、ユーザにシミュレーションの３つの状態変数を含む表示を提供し、それぞれ、患者の心拍数４０３、患者の収縮期血圧４０４、および患者の弛緩期血圧４０５を表す。３つのボタンは、学生が患者に施すだろう処置を表し、ＣＰＲ（心肺機能蘇生）４０６の施し、アドレナリン４０７の投与、および出血の停止４０８を含む。

ユーザ・インタフェースは、更にグラフ領域４１０を備え、それは、変数４０３、４０４、４０５の少なくとも１つの変遷を示す曲線４１１を含む。図４に示される典型的な実施の形態によれば、学生は、タブ４１２を使用して、患者の心拍数と患者の血圧の変遷を示す曲線の間を切り換えることができる。図示の例において、心拍数が選択されており、曲線４１１は、その曲線４１１の終点での垂直線４１３によって示される、現在の時点までの患者の心拍数の変遷を示す。

学生は、今、状態変数４０３、４０４、４０５によって示される患者の状況の彼又は彼女の評価と、グラフ表示４１０における患者の変遷のグラフ提示とに基いて、ボタン４０６、４０７、４０８をクリックすることによって処置を施してよい。シミュレータ１０３Ａは、受信したユーザ入力に従って状態変数を変化させるだろうし、そして状態変数は変化するだろう。基となるモデル１０４Ａは、学生へのそれら可視に加えて、付加的な状態変数１０５Ａを含んでもよい。

第２のユーザ・インタフェースは、クライアント・コンピュータ３０４上のインストラクタと同じインタフェースを提示してよい。本発明の原理に合致すると、インストラクタに提示されるユーザ・インタフェースは、付加情報と入力制御とを含んでよい。学生ユーザ・インタフェース４０１の類似の部分に対応する、インストラクタ・ユーザ・インタフェース４０２の種々の部分には、図面において同じ参照符号を与えている。図面において示されるように、インストラクタ・ユーザ・インタフェースへの付加は、現在の時点を表す線４１３を通り越して進行する曲線４１１Ｂを含む。垂直線４１３を通り越して右側へ延在する線の部分は、もし学生が患者に対して何らの処置も施さないとすれば、図示の変数の期待される変遷を表す。この期待される変遷すなわち予測は、シミュレータ１０３Ｂ上で実行する予測シミュレーションの状態変数１０５Ｂを表す。

インストラクタ・ユーザ・インタフェース４０２は、学生インタフェース４０１に備えられているのと、同じユーザ入力制御４０６、４０７、４０８を含む。加えて、これら３つの状態変数に関連する３つの制御が、スピン・ボタンの形で備えられている。第１のスピン・ボタン４１４は、インストラクタが、患者の心拍数を直接変化させるのを可能とする。第２のスピン・ボタン４１５は、インストラクタが、収縮期血圧を変化するのを可能にし、第３のスピン・ボタン４１６は、インストラクタが、弛緩期血圧を直接変化するのを可能にする。３つの制御を使用して、インストラクタは、シミュレーションに対する通常のユーザ対話を表す制御に制限されることなく、直接、シミュレーションを操作することができる。これは、インストラクタが、訓練を促進するために望ましい方法で状況を作成する（又は避ける）のを可能とする。例えば、インストラクタは、学生又は学生たちにそのような状況と直面させるために、患者が短い期間内で心停止に進展する状況を作成できる。曲線４１１Ｂとして表示される予測シミュレーションを使用して、インストラクタは、望まれる状況が、訓練状況および時間利用可能な必要に応じてある期間内で起こるように、変数に対する変化を細かく調整できるだろう。

本発明のある原理に合致すると、インストラクタに提供されるユーザ制御は、整合性のある方法で同時に幾つかのパラメータを調節してよい。例えば、収縮期および弛緩期血圧を独立して調整する代わりに、インストラクタ・ユーザ・インタフェースは、血圧を調整するための単一の制御を備えてよく、収縮期および弛緩期血圧を表す状態変数の各々の調整は、モデルの規則と、血圧調整のインストラクタの施しによって指示される方向への他の状態変数の値とに基いて、シミュレータによって計算されてよい。同様に、収縮期血圧４１５のような、１つの状態変数の調節は、もしモデル１０４Ａがそのような変化を指図するとすれば、たとえインストラクタが対応する制御４１６を使用しなくとも、弛緩期血圧において整合性のある変化をもたらすだろう。

ユーザ・インタフェース制御を介してのインストラクタによる幾つかの状態変数の同時調節について以下にさらに詳細に説明する。

上述したように、もし、学生制御４０６、４０７、４０８かまたは付加的なインストラクタ制御４１４、４１５、４１５のいずれかを介して、ユーザ入力が、その予測がもはや実時間シミュレーションと対応しないように、状態変数を変化させたなら、予測シミュレーションは、現時点に戻り、予測が再び実時間シミュレーションより所定の時間進んで実効されるまで、シミュレーションを加速するだろう。

さて図５に移って、幾つかのシミュレーションが各々のサーバ上で実行する例が提供される。図４からの例に続けて、サーバ５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃは、例えば、それぞれの患者を表してよい。サーバ５０１は、図３のネットワーク３０２に対応するネットワーク５０２に接続されてよい。ここで図示された例によれば、各学生には、各々のクライアント・コンピュータ５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃが備えられている。クライアント・コンピュータ５０３は、学生がたとえば図４に示されるユーザ・インタフェース４０１を使用して、各々のサーバ５０１上で実行するシミュレーションと対話するように、サーバ５０１に接続されている。

インストラクタ・クライアント・コンピュータ５０４が、また備えられてよい。本発明の原理に合致すると、インストラクタ・クライアント・コンピュータは、ネットワーク５０２に接続されてよく、シミュレーション・サーバ５０１の任意の１つにログインできる。この方法において、インストラクタは学生の任意の一人の仕事を監視することができ、例えば、図４のインストラクタ・ユーザ・インタフェース４０２を使用することによって、進展中のシミュレーションの任意の１つと対話できる。本発明のある実施の形態によれば、インストラクタは、また、例えば全ての学生に対して同じ状況を作成するために、幾つかのサーバ５０１と同時に対話できてよく、シナリオを設計し、シミュレーションの任意の１つにおいて臨界状況を監視するなどしてよい。

本発明の原理に合致すると、サーバの各々上で実行するシミュレーションは、クライアント・コンピュータとの任意の通信と独立していてよい。これは、もしクライアント・コンピュータとの全ての通信が失われ、シミュレーション・サーバが学生もインストラクタもどれからかも任意の入力を受信しないので、シミュレーションはサーバ上で実行をし続けるだろう。これは、幾つかの異なる状況を学生に提示する複数のサーバが、遭遇するときに処理しなければならず、かつ、各々のサーバ上で実行する種々のシミュレーションが、学生又はインストラクタによって対応されるかどうかの変遷を維持するような状況において、特に有用である。そのような状況の一例は、各シミュレータ／サーバが、事故や、戦場等で負傷した、幾つかの被害者の１つを表す人体解剖模型に埋め込まれる。そのようなシナリオにおいて、各被害者の医療状況は、学生が優先順位を決定し、診断し、被害者を治療している間、シミュレートされて良く、発症してよい。そのようなシナリオの一例を、更に以下に詳細に説明する。

図６は図５に示されたものと同じ状況を示しているが、この実施の形態によれば、シミュレーション・サーバは患者を表す人体解剖模型人形内に埋め込まれている。この例によれば、各人体解剖模型６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃは、埋め込まれたシミュレータに加えて、心臓の鼓動、出血などをシミュレートする触覚制御装置を含み、ＣＰＲや、出血負傷の治療等の形でユーザ入力を読むことができる。そのような制御装置は、図５のクライアント・コンピュータ５０３および図４に示された対応するユーザ・インタフェース４０１に取り替えてよい。人体解剖模型６０１は、更に、インストラクタ・クライアント・コンピュータ６０４と通信するために、無線通信能力を含んでよい。インストラクタ・クライアント・コンピュータ６０４は、図４に示される４０２のようなインストラクタ・ユーザ・インタフェースを表示してよい。インストラクタは、それから、上述したような人体解剖模型において実行するシミュレータと対話できてよい。

付加的な機器がたとえば映像や音を提供するためにシステム内に含まれてもよいことは、当業者によって理解されるだろう。図面には示されていないが、たとえばマイクロフォンやビデオ・カメラの形のそのような機器は、各位置での活動を観察する能力をインストラクタに提供するため、かつ、ビデオ会議技術を使用して学生と通信するために、人体解剖模型のいくつか又は全ての近くに置かれてよい。インストラクタは、なお、人体解剖模型に埋め込まれたビデオ通信機器を使用して学生と通信してもよい。人体解剖模型の状態のインストラクタの知識に基いて、彼又は彼女は、患者を治療する職員に患者と話をするふりをし、患者が痛みなどを感じていることを記述することによって、学生に同様の情報を提供してよい。

図６にはまた、患者モニタ・コンピュータ６０３が示されている。患者モニタは、図４のユーザ・インタフェース４０１に対応してよいが、学生からのユーザ入力が、直接、人体解剖模型６０１の入力インタフェースに提供されるので、モニタ・コンピュータは、この例によれば、たとえば血圧や心拍数のような、実際の状況において患者モニタから利用できるようなデータを表す出力のみを提供してよい。本発明のある実施の形態によれば、モニタ・コンピュータは、学生に、人体解剖模型上で直接的に容易に実行されない、動作又は処置を実行又は開始するための技量を提供してよい。そのような動作の例は、多くの利用できる薬、食塩水、輸血などの任意の静脈注射を含んでいる。ＣＰＲ、包帯や、頚椎カラー、酸素マスクの使用のような手動の動作が、今までどおり、人体解剖模型に対して直積的に実行されてよい。

デブリーフ・コンピュータ６０５がまた図示されている。デブリーフ・コンピュータは、ネットワーク上で実時間、或いは、人体解剖模型６０１、モニタ・クライアント・コンピュータ６０３、およびインストラクタ・クライアント・コンピュータ６０４を含む、シミュレーションの部分である他のコンピュータのいくつか又は全てからのログされたデータをダウンロードすることによって、シミュレーションの間起こっている全ての事象をログするように構成されてよい。デブリーフ・コンピュータ６０５は、また、ビデオ・カメラ６０６に接続されてよい。デブリーフ・コンピュータによって記録されたビデオは、整合性のある方法で、ログされたデータやログされたビデオの提示を通して、シナリオの評価を高めるために使用されてよい。

図７は、図６において示されるようなシステムにおいて含まれてよい、種々の構成要素又はモジュールの図示である。人体解剖模型７０１は、瞳孔のサイズ、心拍数、出血のようなパラメータを通して患者の状態についての情報を出力でき、かつＣＰＲや包帯をするような、人体解剖模型上で実行される手動の手当ての形での学生からの入力を受けるための必要なユーザ入出力インタフェースを持つ、人体解剖模型ハードウェア７１１を有する。人体解剖模型ハードウェア７１１は、更に、モジュール上の埋め込まれたシステム７１２を含んでよい。この埋め込まれたシステム７１２は、本発明に従ったシミュレータ７１３がインストールされ、かつ、実時間シミュレーション及び予測シミュレーションが実行される、コンピュータであってよい。シミュレータは、上述したような（及び必要な状態変数を含む）モデル７１４と、ログ用モジュール７１５とを含んでよい。ログ用モジュールは、メモリ７１６内に事象を格納するように構成されてよく、又はプログラム命令を含んでよい。

シミュレータは、さらに、図面に図示されていないが、人体解剖模型内に含まれる埋め込まれた無線又は有線の通信能力で通信してよい。患者モニタ・コンピュータ７０３は、システムに含まれてよい。患者モニタ・コンピュータ７０３は、シミュレータ７１３からの情報を受信し、この情報を表示装置（図示せず）に提示し又はそれらをメモリ７３２に記憶するように構成された患者モニタ・モジュール７３１を含んでよい。患者モニタは、情報を受信し、提示し又は格納するようにだけ構成されてよく、代わりに、上述したように、シミュレータ７１３にある種の情報を戻し送信するように構成されてよい。

インストラクタ・コンピュータ７０４は、インストラクタ・モニタ・モジュール７４２およびインストラクタ入力制御モジュール７４３とを持つインストラクタ・アプリケーション７４１を含んでよい。インストラクタ・モニタ・モジュール７４２は、上述したように、実時間情報と予測情報とを含む、シミュレータ７１３から受信した情報を提示してよい。インストラクタ入力制御モジュール７４３は、インストラクタが、患者に措置又は処置を施すことによって、又は直接、状態変数を処理することによって、シミュレーションとの対話を可能とするように、インストラクタに入力制御を提示してよい。インストラクタ・モニタ７４２と入力制御７４３は、図４を参照して検討された原理と合致するユーザ・インタフェース上でインストラクタに提示されてよい。

インストラクタ・モジュールは、異なった種類のデータ上で動作し、又は実時間シミュレーション又は予測シミュレーションの部分である異なった種類の情報を表示する、幾つかのサブモジュールを含んでよい。

インストラクタ・モジュールは、また、インストラクタに、シミュレーション・シナリオを作成するための環境を提供するように構成された、インストラクタ・エディタ７４５を含んでよい。インストラクタ・エディタで作成されたシミュレーション・シナリオは、インストラクタ・コンピュータ７０４上のメモリ７４６に格納されてよく、それは、状態変数を起動し、あるいはシミュレーションの前にモデル７１４を調整するために、シミュレータ７１３にアップロードされてよい。

インストラクタ・コンピュータ７０４は、さらに、人体解剖模型７０１中に埋め込まれたシステム７１２内の類似のアプリケーション７１７と通信するように構成された、音声及び／又はビデオ会議アプリケーション７４７を含んでよい。これは、実際に同じ位置にいることなしにシミュレーションの間中、学生と通信する能力をインストラクタに提供してよい。インストラクタは、また、上述したように状況を記述する、人体解剖模型の役割を演じてよい。

デブリーフ・コンピュータ７０５は、シミュレーションの間中、学生の実施を評価する能力を学生とインストラクタとに提示するために、備えられてよい。デブリーフ・コンピュータ７０５は、１つ以上のビデオ・カメラ７０６に接続されてよく、それは、人体解剖模型への措置を施す学生のビデオを受信する。ビデオは、ビデオ・ロガー・モジュール７５１によって受信されてよく、それは、デブリーフ・ログ・メモリ７５２内に受信したビデオデータを格納する。デブリーフ・コンピュータは更にデブリーフ・ビューア・モジュール７５３を含んでよく、それは、埋め込まれたシステム７１２、患者モニタ・コンピュータ７０３およびインストラクタ・コンピュータ７０４を含む、システム内の他のコンピュータのいずれから受信したデータを受信および格納するように構成されている。本発明の原理に合致すると、データは、それらが生成された、又はそれらがシステムの任意の他の部分によって転送されてよいところのコンピュータから直接、受信されてよい。図７に示された例において、人体解剖模型７０１内の埋め込まれたシステム７１２の事象ログ７１６からのデータと、患者モニタ・ログ７３２からのデータとは、インストラクタ・コンピュータ７０４に送られ、そこで、それらはログされ、デブリーフ・コンピュータ７０５へ転送されてよい。

デブリーフ・コンピュータ７０５は、学生の実施の評価を容易にするように、任意のログされ又は記録されたデータの再生を学生とインストラクタとに提示するために使用されてよい。本発明のある実施の形態において、再生は、学生からのログされた入力を新しいシミュレーションへの入力として送り込むことによって、実行されてよい。これは、シミュレーションが決定論であること、又は、シミュレーションにおいて使用され又は起こる乱数又は事象がまたログされること、又は、そのような数又は事象が、ユーザの措置によって決定されるシミュレーションの部分と独立であることを必要とするだろう。

さて、図８Ａおよび図８Ｂを参照すると、それらは、図４の４０２に匹敵するインストラクタ・インタフェースのより詳細な例を示している。図８に提供された例において、インストラクタ・インタフェースは、２つのモードに情報を表示することができ、その２つのモードは、図８Ａに示される、監視モードと呼ばれ、図８Ｂに示される、インストラクタ・モードと呼ばれる。この例によれば、図４の４０１に対応する学生インタフェースは提供されていない。その代わりとして、学生又は学生たちは、図６を参照して説明したような、埋め込まれたセンサ、制御装置およびアクチュエータを備えた、人体解剖模型を使用してシミュレーションと対話してよい。２つの図面において、互いに対応するユーザ・インタフェースの部分又は領域は、同じ参照番号を付してある。

最初に図８Ａに移って、インタフェース８０１は、シミュレーションの監視ビューを提示するために備えられる。この例に従うインタフェースの第１の領域８０２は、一般的な措置のリストを提示する。一般的な措置のリスト８０２は、学生によって実行される措置のチェック・リストとして使用されてよい。

第２の領域８０３は、シミュレーション制御を提示し、かつ、シミュレーションの履歴および予測される未来の変遷を提示する。この領域には、ある値の履歴および未来の変遷のグラフ表現と、インストラクタにシミュレーションとの対話を可能とする多数の制御と、この場合において、インストラクタに、心停止が４：５７分に起こるだろうことを通知する警報とが含まれる。シミュレーション制御領域８０３は、また、このセッションの間中、学生によって実行された措置のログを提示する。最後に、制御は、インストラクタが、シミュレーションを一時停止すること、ログにコマンドを加えること、又はこのセッションを終了することを可能するために提供される。

ユーザ・インタフェースの中央にある領域８０４において、患者の表示が提供される。この領域は、患者に対して実行される措置のメニューへのアクセスを提供し、学生が人体解剖模型に対して作業しないが、図３、図４および図５を参照して説明したような学生クライアント・コンピュータに対して作業する、環境において使用される学生ユーザ・インタフェースと対応してよい。この措置メニュー領域８０４は、学生がするであろう措置を実行するためにインストラクタによって使用されてよい。ユーザ・インタフェースのこの特別な例において提供される措置は、頚椎カラーの使用、ＩＶ線を通してのイブプロフェンおよび食塩水の投入、脈拍オキリメータおよび３リード除細動器のような監視機器の取り付け、酸素マスク、ＣＰＲおよび包帯の使用を含む。

次の領域８０５において、インストラクタのモニタが提供される。このモニタは、シミュレーションにおける種々の変数の状態を表し、学生が患者に脈拍オキリメータを取り付けて提供される学生がモニタ上で見るだろうものに対応してよい。

気道状態領域８０６は、インストラクタに、患者の呼吸器系に関連する状態および症状について情報を提供し、患者状態領域８０７は、グラスゴー昏睡尺度（ＧＣＳ）に従った意識、脈拍、視覚的アナログ尺度（ＶＡＳ）苦痛スコア、痙攣、出血、および目の観察のような、他の病状や観察を提示する。患者の状態は、シミュレーション・モデルにおける状態変数の種々の値に直接基いてよく、学生によって観察されるだろうよりもより精密であってよい。

パフォーマンス領域８０８は、種々の措置を実行する学生のパフォーマンスを提示してよく、ここでは、ＣＰＲの間中の通気および圧縮に関する測定値として例示されている。

最後に、技術状態領域８０９は、バッテリにおける残りの電力、無線（Ｗ−ＬＡＮ）接続の品質、出血を表すために使用されるタンク保持液内の残りの液体、および音声およびビデオ通信および記録のための通信チャネルを含む、シミュレータ・コンピュータ・システムに関する技術的な詳細を提示してよい。

図８Ｂは、図８Ａにおいて提示されているユーザ・インタフェースの代わりのモードを表す。２つのモードの間の差のみを以下に説明する。

措置領域８０２は、今、利用できる措置の階層的なリストを表すように変更されている。このリストは、組織的に、措置を作動させおよびログするために使用されてよい。

シミュレーション制御領域８０３は、今までどおり、本発明の原理に合致した履歴および予測のグラフ・ビューを表す。図８Ａの監視モードにおいて提示された制御のいくつかは、他の詳細な制御によって置き換えられ、凍結傾向、付加傾向、および付加ハンドラへの可能性である。本発明の１つの態様によれば、凍結傾向制御を使用するインストラクタは、たとえモデルが別な方法でこれ（例えば、与えられた出血速度でのシミュレーションの一時的な実行であるが、血液の量の減少がない）を必要としているとしても、変遷するのを許さない意味で、病理的な状況をロックできてよい。本発明の他の態様によれば、学生インタフェース或いはインストラクタ・インタフェースの制御は、インストラクタ・インタフェースの付加ハンドラ制御を使用するインストラクタの手動入力の結果として、取り除かれ又は利用可能とされ得る。ハンドラは、また、モデルにおける現在の状況に基いて付加され又は取り除かれてよい。

インストラクタのモニタ領域８０５は、監視モードにおけるのと同じ情報をインストラクタに提示するが、付加的な制御が加えられ、インストラクタが患者の状態に直接影響を及ぼすのを可能にする。

気道状態領域８０６と患者状態領域８０７とは、目領域８１０と患者制御領域８１１とによって置き換えられている。目領域は、瞳孔の寸法、どのようにして目を開けるのか、まばたき速度、および光への瞳孔応答を含む、目の様相を、インストラクタが変化するのを可能にする。患者制御領域８１１は、患者によってなされる気道／呼吸、血行および体液、および音を含む、患者の付加的な状態変数又は状況を、インストラクタが調節するのを可能にする。この例において、患者の血行および体液を操作するための種々の制御がより詳細に示され、体の種々の部分の脈拍、痙攣、分泌物、出血速度などを含む。

図８Ａおよび図８Ｂにおいて示される種々の値は、上述したように、実時間シミュレーションの部分として或いは予測シミュレーションの部分として、シミュレーション・サーバから受信される値を表してよい。インストラクタに利用できる種々の制御は、シミュレーションの状態変数のある値を変化することによって、インストラクタがシミュレーションと対話するのを可能にする。図４を参照して説明したように、いくつかの制御は、例えば、患者の心拍数のような、モデルの１つの特定の値に対するインストラクタの直接アクセスを提供してよい。しかしながら、種々の変数は、モデルを記述する規則に依存して、それが一つの変数を直接変化するのを不便にするように、互いに影響を与えてよく、それどころか結果として予測できない挙動をしてよい。

本発明のある態様によれば、従って、インストラクタに対するアクセス可能な制御は、クライアントにおいて、インストラクタ・アプリケーションの部分として或いはシミュレータ・サーバにおけるシミュレータの部分として実行するあるルーチンを実施してよい。これらルーチンは、それらの入力として、患者の望ましい状況を表す値を受信してよいが、モデルの状態変数に必要な変化はない。例えば、ショックの場合において、インストラクタは、血液量減少の程度を制御するのを欲してよい。血液量減少は、モデルの状態変数でなくてよい。その代わりに、ソフトウェア・ルーチンは、例えば、血圧、呼吸速度、皮膚温度、心拍数に必要な変化を計算するために必要な命令を含んでよく、それらの変化を状態変数に施してよい。

モデルの状態に高いレベルの調節を実行するのをインストラクタに可能にするユーザ・インタフェースの表現は、それが進行中の間、シミュレーションを細かく調整するのをインストラクタに可能する、上述したようなシミュレーション予測の表現と組み合わされてよく、一定に表れている間、変化の期待される結果がなされることは、当業者によって理解されるだろう。しかしながら、矛盾なく適用するルーチンを通しての幾つかの変数の組み合わされたアクセスは、モデルそれ自身に基いてそれらの変数を変化し、モデルの状態の望ましい高いレベルの調節は、インストラクタが予測シミュレーションを提示しない状況においてさえ、有用なアプリケーションを見つける。

さて図９を参照すると、それは、モデルとの高いレベルの対話が、どのようにして本発明のある態様に従って実施され得るかの方法のブロック図を示す。このモデルは第１の層９０１として示される。説明を簡単にするために、モデル層９０１は、図１に示されるシミュレータ、モデルおよび状態変数を含むとして考えてよく、オペレーティング・システムおよびハードウェア層は図示されていない。

シミュレーションと対話するために、標準入出力層９０２が備えられる。この層は、モデル層９０１において実行するシミュレーションと学生ユーザ・インタフェース９０３との間の通信を提供する。学生ユーザ・インタフェース９０３は、ユーザがシミュレーションの間中にアクセスする通常の制御の全てを表してよく、キーボード、マウス、ジョイスティック、およびシミュレーションに関連する他のユーザ制御を含むユーザ入力装置ばかりでなく、スクリーン上で表示されたグラフィカル・ユーザ・インタフェースを含んでよい。標準入出力層９０２に加えて、第２の入出力層９０４が備えられてよい。医学に関連する例を引き続いて言うと、この入出力層は、病理学層９０４と呼ばれてよい。病理学層９０４は、シミュレーション・モデル９０１とインストラクタ・ユーザ・インタフェース９０５との間の通信を提供する。インストラクタ・ユーザ・インタフェースは、また、標準入出力層９０２からデータを受信し、標準入出力層９０２へユーザ入力を送出してよい。

図４に示されたユーザ・インタフェースに対して、学生ユーザ・インタフェース９０３は第１のユーザ・インタフェース４０１に対応してよく、インストラクタ・ユーザ・インタフェース９０５は第２のユーザ・インタフェース４０２に対応してよい。それから、制御４１４、４１５および４１６は、病理学層９０４を通してモデルと対話する制御を表してよい。

しかしながら、学生が直接アクセスできない状態変数にインストラクタが直接アクセスするのを簡単に可能することよりも、病理学層９０４は、それ自身、特定の病理学的状況又は病理の１つ以上のモデルを含んでよい（病理学のという単語は、ここで提供される医学的例を記述するために使用されるが、例えば、原子炉のシミュレーションにおいて、この層は、病理のモデルを含まないだろうが、ある種の危機シナリオのモデルを含む。）。

第１の例において、このようにインストラクタによって操作され得る病理は、血液量減少である。血液量減少は、体において減少した血液量の状態であり、それは、実際の患者において直接、測定可能でない。血液量減少を診断するために、血圧、脈圧、心拍数、呼吸数、毛細血管再充満試験および意識レベルのような、他の症状が評価されなければならない。一般的に、シミュレータは血液の量の直接読み取りを提供しないだろうし、学生が、血液の量を直接調節する可能性はないだろう。しかしながら、本発明の原理に合致すると、モデルとユーザ・インタフェースとの間の病理学層は、インストラクタ・ユーザ・インタフェースにおけるユーザ入力と病理の原因を表す変数との間の関係を提供するだろう。

この例によれば、インストラクタには、例えば、０％と全ての血液の総量が失われたことを示す（例えば、血液流れにおける体液の減少）１００％との間で血液量減少を調節するのを可能する制御が提供されてよい。血液量減少用の病理学層は、これを、血液の血漿と血液の他の構成要素とを表す状態変数における適切な調整に変換してよい。本発明の原理に合致すると、モデルはそれからそれらの変化に反応し、もしモデルが十分に正確であるとするならば、結果として心拍数、血圧などの他の変数の状態における適切な変化を生じるだろう。これは、モデルそれ自身が、病理学層と通してもたらされる変化に基いて、血圧、脈圧、心拍数、呼吸数、トータルの末梢抵抗、意識レベル、および結局は死の変化を処理することを意味する。これは、再び、症状として学生に利用されるだろうし、それは、上述したように、表示装置上に値として又は人体解剖模型に対して生成された症状として表れてよい。

症状の診断に基いて、学生は、例えば、適切な解毒剤、手術及び／又は輸血を施すことによって、病理をうまく治療することができるだろう。そのような処置は、モデルの関連のある変数を変化させるだろうし、そのモデルは、再び、インストラクタ・ユーザ・インタフェースにおけるユーザ制御に変化が反映されるだろう。血液量減少の例に引き続いて言えば、もし学生が、例えば、患者に体液（例えば、血液の血漿又は食塩水のような）を与えることによって、シミュレーションにおける容積の蘇生を実行したなら、血液の血漿の量（例えば、正常と関連して）を表す変数の値は、輸血の結果として正常の方向へ戻るように変化されるだろうし、そして患者の状況は改善されるだろう。病理学層は、それから、血液量減少の入力制御を値を０％の方に戻すように調節するだろう。これは、また、インストラクタが、学生に対してより難しいことをさせるために、シミュレーションの間中、血液量減少の量を増加できることを意味する。

したがって、本発明によって提供される結果は、インストラクタ又は、学生が直面すべきシナリオの設計者が、症状を表す変数を調節すべきでないことであり、その症状は、困難であるだろうし、また、結果として学生の選択に適切に反応しないモデルに一組の状況又は状態を生じるだろう。その代わりに、インストラクタは、病理の生理学上の原因を表す変数を変化し、そしてモデルは、モデルにおける出力変数の値によって表されるような、適切な症状を提供する。したがって、このモデルは、たとえ学生が悪い決定をしたとしても、学生によって実行される処置に正確に応答できるだろう。例えば、もし学生が血液量減少をエピネフリンで治療することを選択したなら、モデルは正しく心頻拍（高い心拍数）をシミュレートするだろうが、血圧は、血液をほとんど送り出さないので、改善されないだろう。

本発明によって提供される柔軟性および双方向性は、血液量減少のような比較的簡単な病理に限定されない。第２の例によれば、インストラクタによって提供される入力制御は、過敏症を表してよく、過敏症は、心臓の収縮性（収縮する可能性）、トータルの末梢抵抗、気道合併症、および心拍数を制御する、病理モデルである。ユーザ・インタフェースは、インストラクタに、存在しないと完全に存在するとを表す２つの極限の間の過敏症を調節する可能性を与えるだろう。過敏症用の病理学層は、それから、それを心臓収縮性トータルの末梢抵抗、気道合併症、および心拍数を表す変数での相対的変化に変換する。

本発明の原理に合致すると、各変数への変化は、絶対値、正常値に対する相対値、又は現在値に対する相対値であってよい。それらは、互いにおよびモデルの他の変数に線形的に独立であり、又は、それらは、互いにおよびモデルの他の変数の１つ以上に依存してよい。例えば、病理学層は、入力として、入力制御の値および無、モデルの状態変数の１つ又は幾つかの現在値を取り、その出力として、モデルの１つ以上の状態変数への変化を送出する、関数を含んでよい。前述の例を参照して説明したように、この関数は、病理に含まれる状態変数への変化が入力制御への変化に反映されてよいという意味で、可逆性であってよい。この考慮において、入力制御は、また、モデルにおける多数の変数から計算されるとき、モデルにおける状態の高レベル出力を表してよい。

病理学層において実施されてよい病理の他の例は、オピオイド中毒および出血の発症度を含む。図８Ａに示されたシミュレーション制御領域８０３に戻って参照すると、そのような病理を表す２つの高レベル制御がそこに示されており、即ち、オピオイド中毒および出血の発症度（すなわち「出血速度」）である。広い範囲の付加的な病理が、勿論、本発明の範囲内で予期されてよい。

本発明の原理に合致すると、上述したシミュレーション予測と関連して使用される病理学層の手段によってインストラクタに提供される高レベルユーザ入力は、一人以上の学生とシミュレーション・セッションを始めて、処理するとき、インストラクタに、付加された柔軟性と制御を提供する。シミュレーション予測ばかりでなく病理の手当ては両方とも直接シミュレーションそれ自身に依存しているので、まさにインストラクタが学生によって実行された処置および措置の期待された結果をみるように、インストラクタは、彼が病理に対してするだろう任意の手当ての予測された結果を見るだろう。そして、たとえ手当てが病理学層を通してなされなくとも予測が存在するだろうが、同様に、病理に対する手当てが予測された結果を顧慮することなしになされ得、その２つの動的な相互作用は、インストラクタに、対話する自由を与え、そして、訓練領域を通して分配される、幾つかの装置上の別のシミュレーションを実行する幾人かの学生を伴うだろう、訓練状況を動的に変化する。

当業者は、医療シミュレーションの状況において説明された病理学層が、また、他のシミュレーションに使用され得るだろうことを、理解するだろう。例えば、高レベル入力層は、原子炉における臨界状況の重要な変数間の関係を記述するために使用されてよい。インストラクタは、それから、多数のパラメータを調節および細かい調整をすることなしに、臨界又は炉心溶融の方向へ高レベル入力制御を使用してもよい。

同様に、そのようなインストラクタ入力は、破損した飛行機における臨界状況を起動するため、又は、例えば、風、降雪、温度などによって生成される一組の規定された外部状況を作成するためのフライト・シミュレータにおいて使用され得る。

Claims (43)

1. 予期される事象または状態の予告を提供するコンピュータ・シミュレーションを提供する方法であって、
   第１のコンピュータ・シミュレーションを実行し、
   前記第１のシミュレーションに対応する第２のコンピュータ・シミュレーションであって、前記第１のシミュレーションよりもさらに進んだ前記第２のシミュレーションを実行し、および
   前記第２のコンピュータシミュレーションを使用して、前記第１のシミュレーションにおける期待される未来の事象を表す情報を提供する、
   ことを有する方法。
2. 前記第１のシミュレーションは、モデル上のシナリオの実時間シミュレーションであり、
   前記第２のシミュレーションは、実時間より進んで実行する前記モデル上の前記シナリオのシミュレーションであり、前記第２のシミュレーションは、前記第１のシミュレーションにおける現在の時点と対応する前記第２のシミュレーションにおける時点まで、前記第１のシミュレーションと状態履歴を共用し、前記方法は、さらに、
   前記第１のシミュレーションにおける現在の状態の第１の表現を、前記シミュレーションにおける現在の状況の表現として生成し、および
   前記第２のシミュレーションにおける１つ以上の状態の第２の表現を、前記第１のシミュレーションにおける１つ以上の期待される未来の状況の表現として生成する、
   ことを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のシミュレーションにおける現在の時点での現在の状態が、前記第２のシミュレーションにおける対応する時点での対応する状態と異なることを検出したとき、前記第２のシミュレーションにおける前記対応する時点に戻り、前記第２のシミュレーションが再び前記第１のシミュレーションより先に進んで実行するまで、前記第２のシミュレーションの進行を加速した計算を行う、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の表現を第１の出力装置上に表し、
   前記第２の表現を第２の出力装置上に表す、
   ことを更に含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記第１のシミュレーションにおける前記状態が前記第２のシミュレーションにおける対応する状態と異なることは、ユーザ・インタフェース上で受信されるユーザ入力の受信の結果としてもたらされる、請求項３に記載の方法。
6. 前記ユーザ入力は、第１のユーザ・インタフェースを使用した前記シミュレーションを操作する学生の結果として受信される、請求項５に記載の方法。
7. 前記ユーザ入力は、第２のユーザ・インタフェースを使用した前記シミュレーションのスーパバイザの操作を表す、請求項５に記載の方法。
8. シミュレーションの間中起こる事象のログを生成し、
   学生の評価の部分としての完成したシミュレーションの後、前記事象のログを再生する、
   ことを更に含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記生成するステップは、起こった事象のログを前記第１のシミュレーションの部分として生成し、起こった事象のログを前記第２のシミュレーションの部分として生成することを含み、
   前記再生するステップは、前記第１のシミュレーションの部分として起こった前記事象と、前記第２のシミュレーションの部分として起こった事象とを比較することを含む、
   請求項８に記載の方法。
10. 前記シミュレーションのスーパバイザの操作を表す前記ユーザ入力を、前記モデルに具現化された規則に関しての前記シミュレーションにおける状況の記述と一致する前記第１のコンピュータ・シミュレーションにおける１つ以上の状態変数の値に変換することを更に含む、請求項７に記載の方法。
11. 予期される事象または状態の予告を提供するコンピュータ・シミュレーションを提供するコンピュータ・システムであって、
    第１のコンピュータ・シミュレーションを実行するように構成された第１のコンピュータ・シミュレータと、
    第２のコンピュータ・シミュレータであって、前記第１のシミュレーションに対応するが前記第１のシミュレーションよりもさらに進んだ第２のコンピュータ・シミュレーションを実行するように構成された、前記第２のコンピュータ・シミュレータと、
    前記第１のコンピュータ・シミュレータからの出力を出力する第１のデータ出力装置と、
    前記第２のコンピュータ・シミュレータからの出力を、前記第１のシミュレーションにおける期待される未来の事象を表す情報として出力する第２のデータ出力装置と、
    を有するコンピュータ・システム。
12. 前記第１のシミュレーションは、モデル上のシナリオの実時間シミュレーションであり、
    前記第２のシミュレーションは、実時間より進んで実行する前記モデル上の前記シナリオのシミュレーションであり、前記第２のシミュレーションは、前記第１のシミュレーションにおける現在の時点と対応する前記第２のシミュレーションにおける時点まで、前記第１のシミュレーションと状態履歴を共用し、
    前記第１のデータ出力装置は、前記第１のシミュレーションにおける現在の状態を表すデータを、前記シミュレーションにおける現在の状況の表現として出力し、
    前記第２のデータ出力装置は、前記第２のシミュレーションにおける１つ以上の状態を表すデータを、前記シミュレーションにおける１つ以上の期待される未来の状況の表現として出力する、
    請求項１１に記載のコンピュータ・システム。
13. 前記第１のシミュレーションと前記第２のシミュレーションの値を監視および比較するように構成された制御装置を更に備え、前記第１のシミュレーションにおける現在の時点での現在の状態が、前記第２のシミュレーションにおける対応する時点での対応する状態と異なることを検出したとき、前記制御装置は、コマンドを前記第２のシミュレータに発行して、前記第２のシミュレーションを前記対応する時点に戻し、前記第２のシミュレーションが再び前記第１のシミュレーションより先に進んで実行するまで、前記第２のシミュレーションの進行を加速した計算を行うように、前記第２のシミュレータに、前記第１のシミュレーションにおける対応する現在の状態を持つ１つ以上の状態を再初期設定させる、請求項１２に記載のコンピュータ・システム。
14. ユーザが前記第１のシミュレーションにおける状態を操作するのを可能にするユーザ入力を受信するように構成されたユーザ・インタフェースを更に有する、請求項１３に記載のコンピュータ・システム。
15. 前記ユーザ・インタフェースは、学生が前記シミュレーションを操作するのを可能にする第１のユーザ・インタフェースを含む、請求項１４に記載のコンピュータ・システム。
16. 前記ユーザ・インタフェースは、スーパバイザが前記シミュレーションを処理するのを可能にする第２のユーザ・インタフェースを含む、請求項１４に記載のコンピュータ・システム。
17. シミュレーションの間中起こる事象のログを記憶するように構成されたメモリ装置と、
    学生の評価の部分としての完成したシミュレーションの後、前記事象のログを再生するように構成されたデブリーフ・モジュールと、
    を更に含む、請求項１１に記載のコンピュータ・システム。
18. 前記メモリ装置は、起こった事象のログを前記第１のシミュレーションの部分として記憶し、起こった事象のログを前記第２のシミュレーションの部分として記憶するように構成され、
    前記デブリーフ・モジュールは、前記第１のシミュレーションの部分として起こった前記事象と、前記第２のシミュレーションの部分として起こった事象との比較を提示するように構成されている、
    請求項１７に記載のコンピュータ・システム。
19. 前記第２のユーザ・インタフェースから受信したデータを、前記モデルに具現化された規則に関しての前記シミュレーションにおける状況の記述と一致する前記第１のコンピュータ・シミュレーションにおける１つ以上の状態変数の値に変換するように構成されたモジュールを更に含む、請求項１６に記載のコンピュータ・システム。
20. コンピュータ・シミュレーションを制御する方法であって、
    被シミュレート・システムの、複数の状態変数を持つモデルに基いて第１のコンピュータ・シミュレーションを実行し、
    第１のユーザ入力インタフェースから、前記被シミュレート・システムとの対話と一致するように前記状態変数の１つ以上の値を変化するために前記第１のコンピュータ・シミュレーションとのユーザ対話を表す入力データを受信し、
    第２のユーザ入力インタフェースから、状況が前記シミュレーションにおいて現れるべき程度をユーザが調整するのを可能にする入力データを受信し、および
    前記第２のユーザ・インタフェースからの前記入力を、前記モデルで具現化される規則に関する前記状況の記述と一致する前記第１のコンピュータ・シミュレーションにおける１つ以上の状態変数の値に変換する
    ことを有する方法。
21. 前記第１のユーザ入力インタフェースは学生ユーザ・インタフェースであり、前記第２のユーザ入力インタフェースはスーパバイザ・ユーザ・インタフェースである、請求項２０に記載の方法。
22. 前記状況は、前記第１のユーザ入力インタフェースから受信したデータによって少なくとも一部分は克服できまたは打ち消され得る、望ましくない状況である、請求項２０に記載の方法。
23. 前記１つ以上の状態変数は、前記シミュレーションの不可欠な部分であり、前記モデルにおいて具現化される規則を通して他の状態変数と動的に対話する、請求項２０に記載の方法。
24. 前記第１のコンピュータ・シミュレーションにおける１つ以上の前記値を、状況が前記シミュレーションに現れる程度の表現に変換することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
25. 前記モデルは人間の生理学の記述であり、前記状況は病理学上の状態である、請求項２０に記載の方法。
26. 前記病理学上の状態は、血液量減少、過敏症、オピオイド中毒、および出血の発病度のグループから選択される、請求項２５に記載の方法。
27. 前記モデルが原子炉の記述であり、前記状況が前記炉における望ましくないまたは臨界の状況である、請求項２０に記載の方法。
28. 前記モデルがフライト・シミュレータであり、前記状況が飛行機の不具合または過酷な気象状況である、請求項２０に記載の方法。
29. 前記第１のシミュレーションに対応する第２のコンピュータ・シミュレーションであって、前記第１のシミュレーションよりも更に進んだ、前記第２のシミュレーションを実行し、
    前記第２のコンピュータ・シミュレーションを使用して、前記第１のシミュレーションにおける期待される未来の事象を表す情報を提供する
    ことを更に含む、請求項２０に記載の方法。
30. 前記第２のユーザ入力インタフェースと関連する表示装置上に、前記第１のシミュレーションにおける期待される未来の事象を表す前記情報を提供する、請求項２９に記載の方法。
31. 被シミュレート・システムの、複数の状態変数を持つモデルに基いて第１のコンピュータ・シミュレーションを実行するように構成された第１のコンピュータ・シミュレータと、
    前記被シミュレート・システムとの対話と一致するように前記状態変数の１つ以上の値を変化するために前記第１のコンピュータ・シミュレーションとのユーザ対話を表す入力データを受信する第１のユーザ入力インタフェースと、
    状況が前記シミュレーションにおいて現れるべき程度を表す入力データを受信する第２のユーザ入力インタフェースと、
    前記第２のユーザ・インタフェースからの前記入力を、前記モデルで具現化される規則に関する前記状況の記述と一致する前記第１のコンピュータ・シミュレーションにおける１つ以上の状態変数の値に変換するように構成されたモジュールと、
    を有するコンピュータ・シミュレータ。
32. 前記第１のユーザ入力インタフェースは学生ユーザ・インタフェースであり、前記第２のユーザ入力インタフェースはスーパバイザ・ユーザ・インタフェースである、請求項３１に記載のコンピュータ・シミュレータ。
33. 前記状況は、前記第１のユーザ入力インタフェースから受信したデータによって少なくとも一部分は克服できまたは打ち消され得る、望ましくない状況である、請求項３１に記載のコンピュータ・シミュレータ。
34. 前記１つ以上の状態変数は、前記シミュレーションの不可欠な部分であり、前記モデルにおいて具現化される規則を通して他の状態変数と動的に対話する、請求項３１に記載のコンピュータ・シミュレータ。
35. 前記第１のコンピュータ・シミュレーションにおける１つ以上の状態変数の前記値を、状況が前記シミュレーションに現れる程度の表現に変換することを更に含む、請求項３１に記載のコンピュータ・シミュレータ。
36. 前記モデルは人間の生理学の記述であり、前記状況は病理学上の状態である、請求項３１に記載のコンピュータ・シミュレータ。
37. 前記病理学上の状態は、血液量減少、過敏症、オピオイド中毒、および出血の発病度のグループから選択される、請求項３１に記載のコンピュータ・シミュレータ。
38. 前記モデルが原子炉の記述であり、前記状況が前記炉における望ましくないまたは臨界の状況である、請求項３１に記載のコンピュータ・シミュレータ。
39. 前記モデルがフライト・シミュレータであり、前記状況が飛行機の不具合または過酷な気象状況である、請求項３１に記載のコンピュータ・シミュレータ。
40. 第２のコンピュータ・シミュレータであって、前記第１のシミュレーションに対応するが、前記第１のシミュレーションよりも更に進んだ、第２のコンピュータ・シミュレーションを実行する、前記第２のシミュレータと、
    前記第１のコンピュータ・シミュレータからの出力を出力する第１のデータ出力装置と、
    前記第２のコンピュータ・シミュレータからの出力を、前記第１のシミュレーションにおける期待される未来の事象を表す情報として出力する第２のデータ出力装置と、
    を更に含む、請求項３１に記載のコンピュータ・シミュレータ。
41. 前記第２のデータ出力装置は、前記第２のユーザ入力インタフェースと関連づけられている、請求項４０に記載のコンピュータ・シミュレータ。
42. 請求項１の方法を実行するためのコンピュータ実行可能な命令が組み入れられた、コンピュータ読み取り可能な媒体。
43. 請求項１１の方法を実行するためのコンピュータ実行可能な命令が組み入れられた、コンピュータ読み取り可能な媒体。

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