JP6742353B2

JP6742353B2 - 分布式計算ネットワークシステムおよび当該システムに用いられる計算ノード

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Publication number: JP6742353B2
Application number: JP2017568390A
Authority: JP
Inventors: 子炎姜
Original assignee: ▲隣▼元科技（北京）有限公司
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: US10732588B2; US20180188702A1; EP3318938A4; EP3318938A1; JP2018523226A; WO2017000738A1

Description

本出願は、中国特許出願201510377980.1（出願日：2015年6月30日、発明名称が「分布式計算ネットワークシステム」）及び中国特許出願201510378076.2（出願日：2015年6月30日、発明名称が「分布式計算ネットワークに用いられる計算ノード」を基礎として、これらの出願から優先の利益を享受し、ここでこれらの出願を参照することで、その記載内容を全て援用する。

本発明は、計算ネットワークの技術分野に関し、具体的には分布式計算ネットワークシステムおよび当該システムに用いられる計算ノードに関する。

20世紀80年代以来、人間は情報技術を利用して建物のインテリジェント化の自動制御を実現し始め、例として、特定のサービス機能向けの放送音響システム、ICカード管理システム、ホテル客室管理システム、エネルギーモニタ−管理システム、および特定の電気・機械設備向けのエアコン制御システム、防犯システム、消防システム、熱源機器の制御システム、電気使用安全システムなどがある。しかしながら、従来の技術では、管理制御システムがそんなに「インテリジェント」ではなく、半数以上の建物の自動制御システムには、中央制御室において遠隔で建物の環境とシステムの設備の運行パラメーターをモニタすることと、及び中央制御ヒューマンマシンインターフェースを介して手動で電気・機械設備の運行状態を起動停止または調節することしか実現できないという問題がある。このようなシステムは実際に依然として運行作業者の手動操作に深刻に依存して、オートメーション化とインテリジェント化を実現していない。きわめて少数の建物だけでは、各サブシステム内部の最適な制御とサブシステムの間の集積制御を含むビルのオートメーション化の制御と管理を実現することができる。

このようなことをもたらした根本的な原因として、自動制御システムの集中的な構造であると考えられるが、図1に示すように、従来技術における自動制御システムは集中的な組織構造を利用して、すべての端末の計測・制御ポイント（センサー、実行器、フィールドコントローラ）がバス通信ネットワークを介してつながって、各サブシステム（照明システム、エアコンシステム、消防システム、防犯システム）の端末の情報計測・制御ポイントがほとんど同一建物のサブスペースに分布しているが、異なるサブシステムによって縦方向に垂直に集積されている。このような集中的な自動制御システムは主に次の欠点が有する。

1、端末の計測・制御ポイントには、グローバルコミュニケーションの命名、物理属性の定義及び相互の関連関係の定義が必要であり、計測・制御ポイントが多い場合に、このフィールドの配置と設定は作業量が極めて大きくなり、難度がとても高い。このような作業は建物の建造完成及び電気・機械設備の据付後しか展開できず、利用可能な工事周期がとても短いので、時間的に慌ただしい。後期の建物配置や機能の区画に変化が出た時、自動制御システムはそれに伴って柔軟に変えにくい。

2、各サブシステムの間に情報の本当の共有を実現しにくい。システムにまたがって情報の共有を実現しようとすれば、既存のいくつかのシステムの上層で新しいシステムを設けなくればならない。これは、グローバルに対して再び設置と定義を行わなければならなく、難度とコストがきわめて高いので、建物制御のインテリジェント化、情報化、先端化の需要に適応しない。

3、自動制御プラットフォームが閉鎖され、汎用性が悪くて、制御ソフトウェアが個別の建物に対して単独に設計したことが多いので、システムに対する改造と展開の際に、新しい制御策略は既存の自動制御プラットフォームで柔軟且つ簡単に実現しにくい。

4、システムにまたがるインテグレーションが困難であり、既存の自動制御システムとプラットフォームの汎用性が悪くて、ソフト・ハードウェアの環境が不親切なので、開発者としては高いIT専門知識を持たせれるように求めている。しかし、自動制御システムで運行する各制御策略および制御論理（例えば暖房システムの制御策略、消防システムの制御策略、防犯システムの制御策略）は各分野のエンジニア（暖房エンジニア、消防安全エンジニアなど）が制定するものが多いに起因し、各分野のエンジニアが制定した制御策略と制御論理を自動制御システムの制御ソフトウェアに変換しにくいことがある。そこで、各サブシステムで実現すべきな機能を既存の自動制御システムと自動制御プラットフォームに集積させることが難しい。

本発明は少なくとも従来技術に存在する技術問題の一つを解決することを目指す。

このために、本発明の１つの目的は分布式計算ネットワークシステムと当該システムに用いられる計算ノード（CPN）を提供することにある。当該計算ネットワークシステムと計算ノード（CPN）は建物自動制御システムに適用することができ、開放的で、平らな且つプログラミングしやすい制御プラットフォームを提供することができる。また、説明しなければならないのは、本発明により提供される計算ネットワークシステムと計算ノード（CPN）が建物の自動制御分野で生まれ且つそれに適用されることができるが、これは決して本発明の保護範囲に対する限定を構成しない。本発明の計算ネットワークシステムは基礎的な計算ネットワークとして更に他の分野においても適用することができる。

上記目的を実現するために、本発明の実施例は分布式計算ネットワークに用いられる計算ノード（CPN）を開示して、前記計算ノード（CPN）は情報の受信機能、処理機能、送信機能を有するコンピュータであり、前記計算ノード（CPN）はＣＰＵ、記憶装置、通信インターフェースを備え、いくつかの前記計算ノード（CPN）から分布式計算ネットワークを構成し、前記計算ノード（CPN）の各々がそのトポロジーにおいて隣接する計算ノード（CPN）とデータのやりとりを行い、前記計算ノード（CPN）は、それが位置する絶対的なスペース位置及び/或いはトポロジーネットワークにおける相対的なスペース位置に反映されたスペース属性を有し、前記計算ノードには、APIインターフェースを提供するオペレーティングシステムが内蔵され、ユーザーは前記APIインターフェースを介して様々な管理/制御の需要及び/あるいは策略を標準的な計算シーケンスに転化することができ、前記分布式計算ネットワークシステムにおける前記計算ノード（CPN）は分布的に、自己組織にて共に前記計算シーケンスを完成する。

上記の目的を実現するために、本発明の実施例は分布式計算ネットワークシステムを開示し、前記計算ネットワークシステムはいくつかの計算ノード（CPN）から構成され、前記計算ノード（CPN）が情報の受信機能、処理機能、送信機能を有するコンピュータであり、前記計算ノード（CPN）の各々がそのトポロジーにおいて隣接する計算ノード（CPN）とデータのやりとりを行い、前記計算ノード（CPN）は、それが位置する絶対的なスペース位置及び/或いはトポロジーネットワークにおける相対的なスペース位置に反映されたスペース属性を有し、分布式計算ネットワークシステムにはオペレーティングシステムが組み込まれ、前記オペレーティングシステムまたはその少なくとも一部が前記計算ノード（CPN）の各々に分布していて、前記オペレーティングシステムにはAPIインターフェースが提供され、ユーザーが前記APIインターフェースを介して様々な管理/制御の需要及び/或いは策略を標準的な計算シーケンスに転化することができ、前記分布式計算ネットワークシステムにおける前記計算ノード（CPN）は分布的に、自己組織にて共に前記計算シーケンスを完成する。

本発明により提供される分布式計算ネットワークシステムおよび当該システムに用いられる計算ノードは下記の特徴を備えている。

1、スペース向け：計算ノード（CPN）の各々は、一つの基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備の区域制御システムに関連して、計算ノード（CPN）が前記区域制御システムに関連すると、基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備が有する位置スペース情報、相対位置の関係またはトポロジカル関係が自然的に前記計算ノード（CPN）に反映されるので、迅速な配置という利点を有し、従来制御システムの大量で重複の配線、配置、デバッグ、定義の作業を避けられ、大量の人力を節約することができる。

2、標準化：前記基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備に関わる情報は、全て標準データテーブルにて描写され、計算ノードは、区域制御システムに関連した後にそれに関連されたのが基本的なスペースユニットか電気・機械設備かを自動的に識別することができるので、計算ノード（CPN）のプラグ・アンド・プレイと自動的な識別を実現することができる。

3、中心がない計算：計算ネットワークシステム全体は平らな化で中心がないものであり、各ノードの地位が完全に平等で、各ノードの間のデータやりとりにより分布的にグローバルの計算が完成され、前記システムで運行する様々な管理制御策略が前記分布的な計算によって反映され完成される。

4、高速で友好的なプログラミング環境：本システムは開放的で人間化のプログラミングプラットフォームを提供して、ユーザーが本システムにより提供される演算子/アルゴリズムベースを利用することで容易にイベント/タスクの定義を完成でき、システムが自動的にベース層のプログラムコードをコンパイルするによって、制御管理策略を快速にソフトウェアのコード化にすることを実現でき、素早い開発の利点を有する。前記プログラミングプラットフォームで大量のアプリケーションを開発することができ、極めて大きい互換性と柔軟性を有する。

本発明の上記及び/あるいは付加の方面と利点は下記の図面を参照しながら実施例を説明することで、明らかで理解しやすいようになるが、そのうち、

図1は従来技術における制御システムの組織構造図である。図2は本発明の実施例における分布式計算ネットワークシステムの構造模式図である。図3は本発明の実施例における計算ノードとDCSシステムの通信方式の第一実現方式の模式図である。図4は本発明の実施例における計算ノードとDCSシステムの通信方式の他の実現方式の模式図である。図5は本発明の実施例における計算ノード（CPN）の構造模式図である。図6は本発明の実施例におけるオペレーティングシステムのユーザーモジュールのベースモジュールの模式図である。図7は本発明の実施例におけるオペレーティングシステムのユーザーモジュールのユーザーやりとり式のモジュールの模式図である。図8は本発明の実施例におけるオペレーティングシステムのコアモジュールの模式図である。図9は本発明の実施例における分布式計算ネットワークシステムのトポロジーと命名規則模式図である。図10は本発明の実施例におけるユーザーモジュールとコアモジュールの間の通信フレームの構造模式図である。図11は3つの次元から情報を表す原理模式図である。図12は本発明の実施例におけるあるイベントの構成模式図である。図13は本発明の実施の例における計算例１の模式図である。図14は本発明の実施の例における計算例１の他の模式図である。

以下、本発明の実施例における分布式計算ネットワークシステムの基本的な構造を説明する。

図2のように、本発明の実施例における分布式計算ネットワークシステムの構造を示している。計算ネットワークシステムはいくつかの計算ノード（CPN、computing node）からなり、すべての計算ノードで共に平らな化で中心がない計算ネットワークを構成して、各計算ノードの地位が平等である。

計算ノードは情報を受信、処理、送信する機能を有するコンピュータ（例えば、ミニコンピュータ）であり、計算ノードの構造と構成は図5のように、計算ノードはいずれもプロセッサー1、記憶装置2および通信インターフェース3を有する。

計算ノードの各々は、そのトポロジーにおいて隣り合う計算ノードとデータのやりとりを行い、データのやりとりは単ホップ通信であり、情報の処理後にそのトポロジーにおいて隣り合う計算ノードとデータのやりとりを行う。前記データのやりとりも単ホップ通信であり、すべての計算ノードは分布的に共に計算タスクを完成する。即ち、本発明により提供する分布式計算ネットワークは、タスクを典型的かつ複製可能な基本的な計算に分解し、基本的な計算は、各計算ノードが隣接するノードから入力情報を得てから、ローカル計算を完成した後、計算結果を隣接するノードに伝達することによって、完成される。ネットワーク全体には、中心やトップの概念がなく、各ノードの間に自己組織的な連携構造で互いに協力してシステムの計算を完成する。

計算ノード（CPN）は、計算ノード（CPN）が存在する絶対的なスペース位置及び/或いは計算ノード（CPN）のトポロジーネットワークにおける相対的なスペース位置に表されているスペース属性を有する。

更に図5を参照して、分布式計算ネットワークシステムにはコアモジュールとユーザーモジュールを含むオペレーティングシステムが組み込まれて、オペレーティングシステムのコアモジュールは計算ノードごとに分され、且つ計算ノードごとのコアモジュールが完全に同じである。

上記により、計算ノード（CPN）が互いに連結され形成したネットワークは、大きいコンピュータを形成し、計算過程が各計算ノード（CPN）の一つ一つに分布し、単独の計算ノードその自身は、全面的な情報処理、計算を実行する機能を備えるコンピュータとしてもよいが、情報と計算を処理する能力が比較的に弱く、多数の計算ノードが互いに連結され形成したシステムは、更なる強い情報の記憶、計算と通信の能力を備えていることが分かる。

計算ノード（CPN）の記憶装置にはタスク及び/或いはイベントの状態を記憶するためのいくつかのバッファモジュールが存在している。バッファモジュールは、具体的に1024個や任意の数に設置でき、システムは同時に複数のタスクやイベントを並列処理することができ、複雑で変化が多い制御の需要に適応することができる。

図9を参照して、各計算ノード（CPN）がネットワークに接続する場合、局部化の命名方式を採用する。即ち、各計算ノード（CPN）の命名は、グローバル的な命名やルートを介して配置する必要がなく、隣接するノードと区別できればよい。図9のように、名称が1、4または5であるノードがネットワークに何度も現れるが、計算ネットワークの正常な運行に影響を与えなく、各計算ノード（CPN）が直接に、且つそのトポロジーにおいて直接に隣接する計算ノードとしかデータのやりとりを行わないので、隣接するノードの名称だけが異なってよい。したがって、効果的に大量のフィールド命名とシステムの設定を回避することができる。

各計算ノード（CPN）は、それぞれにA類とB類に分けられた、いくつかの通信インターフェース（即ち、APIインターフェース）を有するが、計算ノードはA類の通信インターフェースを介してそのトポロジーにおいて隣接する計算ノードと接続して、B類の通信インターフェースを介して区域制御システム（District Control System）と接続されている。前記区域制御システムは、ある基本的なスペースユニット（例えば、建物のサブスペース：1つの事務室、１つの回廊など）やある電気・機械設備（例えば冷却機、ポンプなど）と関連され、区域制御システムは前記サブスペースや電気・機械設備のすべての計測・制御情報の収集、またはサブスペースや電気・機械設備に関するコントローラや実行器の制御に用いられ、計算ノード（CPN）と相応するDCSとの間に、標準的な情報セットに従い情報のやりとりを実現することによって、DCSから計算に必要な関連情報を得たり、関連制御を実行するように計算で得た結果を相応するDCSに送信したりすることができる。

計算ノード（CPN）と区域制御システム（DCS）の間の通信方式は下記の二種類を含むが、それに限らない。

第一の通信方式は図3を参照して示されている。

計算ノードは、DCSにおける区域コントローラー（DCU）に直接にデータのやりとりを行ってから、DCUは各コントローラ、センサーや実行器とデータのやりとりを行う。前記DCUは各コントローラ、センサーや実行器と主従関係を構成する。

第二の通信方式は図４を参照して示されている。

DCSにおける区域コントローラー（DCU）と各コントローラ、センサー、実行器やランプ、シャッタ、FCU知能設備は、共に局部ネットワークシステムにある（LANでもよい）。計算ノードと局部ネットワークシステムが互いに接続され、前記CPN、DCUは各コントローラ、センサー、実行器やランプ、シャッタ、FCU知能設備のうちいずれとの間に、情報のやりとりを行うことができ、上記の各部品の間には、主従関係がない。

CPNとDCSの間の通信方式は多種類の通信プロトコルをサポートすることができるので、CPNが従来技術の各類のDCU製品と互換させることができる。

また更にDCUの機能をCPNに統合させることができ、即ち、CPNにおいて、DCUに相当する、建物のサブスペースや電気・機械設備と対応して関連情報の収集や関連制御の実行を行うモジュールを追加する。

トポロジー関係と機能サブネットワーク：

各CPNが互いに接続して形成したネットワークは物理的にフィジカルネットワークに属し、このネットワークに複数のバーチャル機能サブネットワークを定義する。例えば、室内交通ネットワーク、空気が流れるネットワーク、熱伝導ネットワーク、配電システム、空調システムの水循環、水道水供給システム、家庭用湯システム、空調システムの空気循環、排煙通風システム、換気システム、ガス供給システム、コールドステーション、変電所システムなどがある。個別の機能サブネットワークの内部で計算を行うことができ、複数の機能サブネットワークを関連計算することもできるため、情報は複数のサブネットワークにおいて共有することを実際に実現することができる。

機能サブネットについて、具体的な適用内容によって決定され、本発明で提供される分布式計算ネットワークでのバーチャルネットワークであり、そのトポロジカル構造は実体のネットワークと一致している。

本発明による計算ネットワークで複数のバーチャルサブネットを定義することができるため、同一計算ノード（CPN）は複数の機能サブネットワークに従属する可能性がある。複数の機能サブネットワークの間に互い干渉することがないので、計算ノードは同時に複数の機能サブネットワークでの計算タスクを並列処理することができる。

適用機能がそれぞれ異なるため、計算ノード（CPN）の各々は、機能サブネットワークでの役割にも相違がある。例えば、空気が流れるサブネットワークにおいて、すべてのスペースユニットのCPNが互いに平等であるが、エアコンボックス空気システムにおいてエアコンボックスのCPNは、下位スペースのCPNと主従関係を構成している。

このようにして、本発明による分布式計算ネットワークで機能サブネットワークを定義することで、自然的にシステム設定の作業が完成され、機能サブネットワークによって更に計算プログラムを定義し、サブネットワークで計算プログラムを運行することで、各機能サブネットワークに必要な管理、制御タスクを完成することができる。

用語の説明：

本発明による計算ネットワークシステムに関わる用語は下記の意味を有する。

標準的な計算シーケンス：ユーザーは、分布式計算ネットワークに提供されたオペレーティングシステムのAPIインターフェースによって全ての制御管理の需要とタスクを標準的な計算シーケンスに変換する。

標準的な計算シーケンスはいくつかの計算ユニットを含み、計算ユニットは具体的に一つのタスクやイベントであり、そのために標準的な計算シーケンスの定義は、
いくつかの計算ユニット間の論理フローチャートと、
各計算ユニットに関わる演算子及び/或いはアルゴリズム、入力変数、出力変数、計算の流れ及び/或いはステップと、を含む。

次にタスクとイベントの定義を具体的に説明する。

タスク：複数の計算ノード（CPN）が連携して完成する、１つのセグメントである制御管理策略であり、いくつかのイベントから一定のシーケンスに従って構成される。

イベント：計算ノード（CPN）が完成する、中心がない計算であり、演算子/アルゴリズム、入力変数、出力変数、中間変数を定義することによって確定される。

変数：基本的なスペースユニットに関わる各物理情報及び/或いは電気・機械設備に関わる各物理情報及び/或いはユーザーによる定義した一時変数である。例えば：区域の基本的な情報における区域面積、環境とシステムの測定パラメーターにおける室内温度、知能設備運行パラメーターにおける照明設備のスイッチ状態のフィードバック、区域内のファンファンコイルの運行状態の設定値、室内環境温度の設定値、消防設備の故障のアラーム、過去の10分間にわたる区域内に使用したパワーの総平均値などがある。

アルゴリズム：システムにより提供される演算子（アルゴリズムの下位概念に属する）、基礎アルゴリズム、上級アルゴリズム、あるいはユーザーのユーザー定義のアルゴリズムであり、ユーザーにより計算ノード（CPN）にアルゴリズムをダウンロードすることをサポートし、システムが伝送計算に類似なメカニズムを採用することをサポートし、関連する計算ノード（CPN）ごとにアルゴリズムを伝達し、アルゴリズムの有効範囲及び/或いは有効時間を定義することによってユーザー定義のアルゴリズムを削除することができる。

以下にも具体的な計算例により、上記の概念をさらに解釈し、説明する。

標準的な情報セット：なぜ計算ノード（CPN）が自動的に識別でき、且つプラグ・アンド・プレイすることができる。

管理制御策略の運行する時に関わる各情報ポイントは、一般的に3つの次元の情報を有し、図11のように、第１の次元が解決しようとするのは、どこにあるのか/どういうものであるか、即ち、前記情報ポイントがどこにあるのか（スペース、位置、幹線や支線に近いのかなど、スペース属性を有する情報を含む）、どういうものであるか（部屋であるか、それともポンプや冷却機であるか）ということである。第2の次元が解決しようとするのは、前記情報ポイントが伝達するデータが表す具体的な意味（温度であるか、それとも湿度であるか、それともエネルギー消費であるか、などの具体的な内容情報を表す）ということである。第3の次元は、時間の経過に伴ってデータが発生した変化などである。

本発明により提供される分布式計算ネットワークシステムによって、計算ノード（CPN）とDCSが結合するあるいは通信する時、DCS自身が持っているスペース属性（DCSが一つの部屋や回廊である基本的なスペースユニットである、或いは一つの電気・機械設備である。基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備が位置やスペース属性を自然に有する）は自然とCPNにマッピングされ、CPNがネットワークを構築した後に形成されたネットワークは、スペース属性を持つモノのインターネット（IOT）になるので、第１の次元の表現（representation）問題が解決される。

第2次元の表現はデータの標準化によって実現される。

基本的なスペースユニットと各類の電気・機械設備に関わるすべての情報ポイントに対して、標準化処理を行う、即ち、一つの標準的な情報セットを形成する。標準的な情報セットはいくつかの標準データテーブルから構成されたものであり、各基本的なスペースユニットや電気・機械設備は、それぞれ1枚の標準データテーブルに対応する（表1に示すように）。この標準データテーブルにおいて、どちらの変数を採集するか、変数名称、変数の標準的なフォーマットなどが定義され、すべての基本的なスペースユニットや電気・機械設備はこの統一の標準的な情報セットに従って描写して、このように、CPNはDCSとデータのやりとりを行った後に対応区域や設備の情報が得られる。例えば、標準的な情報セットにおける5番目のデータは「部屋空気温度」であり、DCSに接続している設備に温度測定点が設置されている場合、DCSのデータベースにおける5番目のデータが当該センサーの測定値に対応し、CNPデータベースの5番目のデータにマッピングされる。ベース層に計測・制御ポイントがない場合、DCSデータベースの5番目のデータがデフォルト値の状態にあり、CPNの5番目のデータにマッピングされたものもデフォルト値である。たとえ、設備の交換、測定点の増減など、計測・制御ポイントに変化が生じたとしても、標準データテーブルに変化がない限り、計算ノード（CPN）にいかなる影響を与えない。このような方式を採用すると、ベース層にどんな設備、どんな通信プロトコルを採用するのに関わらず、CPNはDCSから情報を得ることができる。このような方式によって、CPNは、フィールドDCSに接続した後に、情報やりとりによってこのDCSに対応したのは建物のスペースであるか、それとも冷却機、ポンプなどの電気・機械設備であるか、を識別することができ、それによってCPNのプラグ・アンド・プレイ、自動的な識別を実現することができる。

表1は前記標準データテーブルの例である。

第3次元の表現はDCSやCPNの記録・記憶機能によって実現され、前記情報ポイントが、時間經過の変化推移の状況に従って記録されるので、ここで省略とする。

これによって、本発明による分布式計算ネットワークシステムにおける計算ノードがプラグ・アンド・プレイ、知能識別を行うことができ、きわめて強いロバスト性と柔軟性を有することが分かった。

ユーザーモジュールの説明：

ユーザーモジュールは具体的にベースモジュールとユーザーやりとりモジュールを含む通信プロトコルに基づくAPIであり、即ち、オペレーティングシステムは簡単な数学計算から専門的な適用アルゴリズムまで各レベルのアルゴリズムベースを提供し、ユーザーが標準的な計算シーケンスを作成する時にアルゴリズムベースのアルゴリズムを呼び出すことができ、オペレーティングシステムがベース層のプログラムコードを自動的に形成し、アジリティ化プログラミングするのを実現する。図6を参照して、ベースモジュールに、演算子ベース、基礎のアルゴリズムベースと上級のアルゴリズムベースという3級の演算子/アルゴリズムベースを内蔵している。

演算子ベースには、たし算、引き算、かけ算、割り算、加重合計/積、論理運算（論理積（AND）、論理和（OR）と否定（NOT）を求める）、最大値、最小値、集合演算（積集合、和集合）、スパニングツリー、Jacobi/ガウス・ザイデル反復法、およびその他の一般的で、基本的な数学運算を含む。

基礎アルゴリズムベースには、マトリックス計算アルゴリズム、最急降下法、ニュートン法、遺伝アルゴリズム、ニューラルアルゴリズム、その他の一般的な基礎数学アルゴリズムを含む。

上級アルゴリズムベースには、センサー故障診断アルゴリズム、人数分布校正アルゴリズム、火災インバージョンアルゴリズム、区域に基づくCFDアルゴリズム、その他の各専門分野に適用される上級アルゴリズムを含む。

図7を参照して、ユーザーやりとりモジュールは、ユーザーに対してタスク定義インターフェース、イベント定義インターフェース、アルゴリズム定義インターフェース、変数定義インターフェースなどのインターフェースを提供する。

タスク定義インターフェースでは、ユーザーは、タスク名称、タスク実行条件、タスクステップの総計、タスクに含まれたイベントとイベントの実行ステップ、タスクのフィードバック結果に含まれた計算構造のうち１つまたは複数の種類を定義することができる。

イベント定義インターフェースでは、ユーザーは、イベント名称、イベントがどのタスクに従属するのか、イベント実行条件、イベントの入力変数、出力変数、中間変数名称、イベント呼び出す演算子/アルゴリズムのうち１つまたは複数の種類を定義することができる。

アルゴリズム定義インターフェースでは、ユーザーは、アルゴリズムがどのタスク/イベントに作用するのか、アルゴリズム名称、アルゴリズムの具体的な内容のうち１つまたは複数の種類を定義することができる。

変数定義インターフェースでは、ユーザーは、変数名称、変数がどのタスク及び/或いはイベントに従属するのか、変数のバイトの長さ、変数の初期値のうち１つまたは複数の種類を定義することができる。

上記挙げた例に限らないことが理解されるべきである。

ユーザーモジュールは、キャリヤーとして、計算ノードにしてもいい、または区域制御システムにしてもいい、更に他の独立なソフト・ハードウェアにしてもいい、設定方式が柔軟である。

コアモジュールの説明：

図8を参照して、前記コアモジュールは更に、
基本的な計算を実行する計算処理モジュールと、
前記システムが複数の標準的な計算シーケンスを並列計算させるよう、並行計算をサポートしサーブする並行計算協力サービスモジュールと、
通信タスクを完成する通信モジュールと、を含む。
並行計算協力サービスモジュールは更に、サブモジュールである、タスク管理モジュール、イベント管理モジュール、演算子/アルゴリズム管理モジュール、変数管理モジュールを含む。

通信モジュールは更に、サブモジュールである、ベース層通信インターフェース駆動モジュール、通信プロトコル解析モジュール、通信フレーム編集モジュールを含む。

モジュールの間には下記の連携関係を有する。

ベース層通信インターフェース駆動モジュールは、通信インターフェースから情報を受け取って、そして受け取った情報を計算ノード（CPN）のメモリにある受信バッファに記憶する。

通信プロトコル解析モジュールは、受信バッファから情報を呼び出し、解析処理した後に、情報をタスク相関情報、イベント相関情報、演算子/アルゴリズム相関情報、変数相関情報という四つの子種類に処理して、前記処理後の情報を種類に従って、それぞれ計算ノード（CPN）のメモリにあるタスク管理スペース、イベント管理スペース、演算子/アルゴリズム管理スペース、変数管理スペースに記憶する。

タスク管理モジュールはタスク管理スペース内のタスク相関情報を管理して維持する。

イベント管理モジュールはイベント管理スペース内のイベント相関情報を管理して維持する。

演算子/アルゴリズム管理モジュールは演算子/アルゴリズム管理スペース内の演算子/アルゴリズム相関情報を管理して維持する。

変数管理モジュールは変数管理スペース内の変数相関情報を管理して維持する。

計算処理モジュールはタスク管理スペース、イベント管理スペース、演算子/アルゴリズム管理スペースと変数管理スペースから相関情報を呼び出して計算して、その計算した結果を更に種類に従って、それぞれタスク管理スペース、イベント管理スペース、演算子/アルゴリズム管理スペース、変数管理スペースに記憶する。

通信フレーム編集モジュールはタスク管理スペース、イベント管理スペース、演算子/アルゴリズム管理スペース、変数管理スペースから相関情報を呼び出して、通信フレームに編集して、そして計算ノードのメモリにある送信バッファに記憶する。

ベース層通信インターフェース駆動モジュールは送信バッファ内の通信フレームを通信インターフェースを介して送信する。

コアモジュールとユーザーモジュールの通信：

コアモジュールとユーザーモジュールの間には、ある通信プロトコルにより情報のやりとりを行う。ある通信プロトコルとは、従来技術における様々な通信プロトコルでもよい、ユーザー定義の通信プロトコルでもよい。例えば、図10を参照して、ユーザーモジュールからコアモジュールに送信する通信フレームには、三層構造とすることができ、ベース層は同期コード、長さ、チェック部分及びデータ部分を含む物理リング層プロトコルであり、この物理リング層としては、Ethernet、Wifi、Zigbeeなどの様々な成熟な通信技術を採用することができる。第2層は、フレームの先頭とデータ部分を含む、通信の応答、チェック、スライス伝送などの通信問題を処理することに用いられるアプリケーション底層である。第3層は、メッセージのタイプとメッセージ内容部分を含むアプリケーション上層であり、メッセージ内容部分は、タスクの定義、イベントの定義、アルゴリズムのダウンロード、変数への割り当て及びシステムアップデートなどの問題を処理するために用いられる。アプリケーション層の構造は更にその他の方式を採用することができる。ユーザーモジュールは、図10に示された通信フレームにてユーザーが定義したタスク、イベント、アルゴリズム、変数の１つまたは複数の形態をコアモジュールに送信するものである。

計算例の説明：

本発明による分布式計算ネットワークシステムで運行する様々な管理タスクと策略は、いずれも標準的な計算シーケンスによって反映され、完成される。ネットワークにて標準的な計算シーケンスを完成すると、ほぼ運行管理のタスクと策略を完成する。次に、計算例を参照しながら本システムの計算ノードの間にどのように連携して分布式計算を完成するのを紹介する。

標準的な計算シーケンスは、いくつかの計算ユニットから構成されるものである。計算ユニットとは、タスクやイベントを意味する。タスクは、またいくつかのイベントから一定のシーケンスによって構成されるものである。イベントは、図12に示すように、１つの計算ノードにより完成される１つの基本的な計算であって、入力変数、出力変数、中間変数（一部の実例においてはない可能性がある）と演算子/アルゴリズムにより定義される。

計算例１：

ポンプの圧力差設定値の自動的な最適化：

問題の説明：建物において、エアコン冷水システムの冷水ポンプは、端末の冷却状況によって運行を調節する。制御に対して、端末ごとの冷却量を満す前提として、ポンプのエネルギー消費を下げるように、できるだけ冷水ポンプの圧力差の設定値を下げるように求められる。

ネットワークの構造：図13のように、当該図の左半分には冷水システムの制御ネットワークが示され、図における水システムの端末は実際にマルチーブランチのネットワークであり、図には一つのスタンドパイプのブランチにて簡略化されている。対応スペースノードネットワークも多次元のネットワーク構造であり、図にはチェーン形の構造にて簡略化されている。この冷水システムは、一次ポンプの設置方式とし、2台の冷凍機が3台の冷水ポンプに対応して、冷水がマニホールドを介して端末の各部屋内のファンコイルに流れる。冷凍機とポンプはそれぞれ１つの設備タイプの計算ノードに対応して、端末のファンコイルは１つのスペースタイプの計算ノードに属して、冷凍機が位置する冷凍機室にスペースタイプの計算ノードを設け、上記計算ノードの間に互いに接続して機能サブネットワークを形成する。そのトポロジカル構造は図13の右半分に示されている。

制御論理：端末の設備に水量が不足である場合、要求を満たさない端末の数によって圧力差の設定値を上げて、ポンプの回転速度を増やしたり、ポンプを追加したりとする。すべての端末が要求を満たした場合、水量が大きすぎる端末があると、圧力差の設定値を下げることによって、ポンプの回転速度を下げるまたはポンプを閉じる。

問題は全体は２つの相対的に独立な制御ループに分解することができる。一つは、端末の供給情況によって冷水ポンプの両端の圧力差の設定値を調整する。もう一つは、ポンプのエネルギー消費を最低にするように、ポンプグループが圧力差の設定値によって運行するポンプの台数と周波数を調節する。ここでは、第一の制御ループ、即ち、どのように圧力差の設定値を確定するのかという問題について、本発明による計算ネットワークシステムの計算プロセスを紹介する。

計算プロセス：

図2のように、ポンプの圧力差の設定値の自動調節というタスクは3つのイベントの組み合わせにより完成され、ただし、イベントの1と2は並列計算することができ、イベント1と2の結果はイベント3の入力とする。プロセス全体は循環せずに、一方向に沿って行われ、しばらくの時間（例えば5分間）ごとに一回実行される。

具体的なプロセスは、下記三つのステップを含む。

1、端末ごとのファンコイルが属するスペースノードは、区域内の温度変化によって、本区域の冷却量の需要が十分であるかを判断する。基本的な論理として、この区域における現時点の温度測定値が温度設定値の制御精度範囲内であり、且つ区域内のファンコイルのバルブ開度（またはデューティ比）が完全に閉じられていない場合、現時点の冷却量が需要を満たせると見なす。現時点の区域内の温度測定値が温度設定値の制御精度範囲より高く、且つ区域内のファンコイルのバルブの開度或いは冷デューティ比が全開であり或いは高い閾値内にある場合、現時点の区域内の冷却量が需要を満たせないと見なして、「暑すぎる」という信号を発する。現時点の温度測定値が温度設定値の制御精度範囲より低くて、且つ区域内のファンコイルのバルブが開度或いはデューティ比が全閉であり、或いは低い閾値内にある場合、現時点の区域の冷却量が実際の冷却量の需要を超えたと見なして、「寒すぎる」という信号を発する。２つの変数を定義することができ、変数1は「暑すぎるか」というものであり、「はい」の場合、1とし、「いいえ」の場合、0とする。変数2は「寒すぎるか」というものであり、「はい」の場合、1とし、「いいえ」の場合、0とする。

2、端末のスペースノードはスパニングツリーを形成し、最初の計算ノードから変数1または2の値を隣近のノードに伝達して、隣近のノードがとなりから伝達されてきたデータとローカルのデータとを「局部で合計を求め」、その後その計算結果を次のノードに伝達する。このように繰り返して、端末のノードまで伝送されると、すべてのノードの合計を求める作業が完成される。プロセス全体において、すべてのノードは合計を求める計算に参加したが、何れのノードにおいてもシステム全体にどのくらいのノードがあるか分からない。過熱であるかを統計するイベント1と過冷であるかを統計するイベント2は並列計算することができる。

3、イベント1とイベント2の計算の完成後に、上記の２つのイベントの計算結果は任意の計算ノード（冷水ポンプが位置する計算ノードでもいい）に伝達して、当該計算ノードは下記のアルゴリズムによって新しい圧力差の設定値、即ちイベント3を計算する。

図14を参考にする。端末区域の「暑すぎる」の割合は5%を超えた場合、新しい圧力差の設定値=もとの圧力差の設定値+1とする。端末区域の「熱」の割合は、5%より低いまたは5%に等しいが、「寒すぎる」の割合が5%を超えた場合、新しい圧力差の設定値=もとの圧力差の設定値-1とする。端末区域の「寒すぎる」の割合と「熱すぎる」の割合のうちいずれも5%より低いまたは5%に等しい場合、圧力差の設定値が不変とする。

この計算例では、「寒すぎるか」や「暑すぎるか」の変数としては、計算ネットワークシステムにより提供されるシステムの変数でもいい、ユーザーがプログラムをコンパイルする際のユーザー定義の変数でもいい。前記「局部で合計を求める」としては、ユーザーモジュールのベースモジュールにより提供される基本的な演算子であり、計算ノードの各々に内蔵でき、ユーザーが直接に呼び出すことができ、実現するコードを具体的にコンパイルする必要はない。前記「スパニングツリー」というアルゴリズムも計算ネットワークにより提供されるものであり、直接に呼び出すことができる。前記イベント1、2、3の具体的な入力変数、出力変数、順番などは、ユーザーにてコンパイルすることができる。

計算例2：

作業者分布の統計：

本発明による計算ネットワークシステムでは、更に各区域内の作業者の分布を統計することができる。スペースが繋がっている区域の入り口で赤外線探知器を据え付けて、人がA区域から離れてB区域に入る時に、この赤外線探知器はA区域の計算ノードに人数-1という信号を送信して、A区域の計算ノードが信号を受け取った後に本区域の人数-1とするとともに、隣近の計算ノードBに計算を開始させ、B区域内の人数を+1とする。これによって、前記システムでは実際の過程において人がA区域からB区域に入ることに対応する物理プロセスをシミュレーションにて完成できる。

互いに通じる区域の接続場所で据え付けられた赤外線探知器のすべては、リアルタイムで建物内の人の移動を検出し、その信号を対応区域の計算ノードに送信することによって、システム全体のリアルタイムな計算を触発し、すべての区域における人数の分布を得ることができる。この情報は基礎情報としてその他の機能サブシステム（例えばエアコンシステム、照明システム）の最適な制御を実現することができる。

計算例3：

すべての部屋のエネルギー消費値の収集。

システムの各電気・機械設備は、いずれもDCSまたはCPNにより自分のエネルギー消費情況を記録することができ、あるいはDCSまたはCPNが電気・機械設備の運行時間によって、この設備のエネルギー消費を算出することができるので、基本的なスペースユニットごとにおけるすべての設備のエネルギー消費値は、前記システムにて統計することができる。不動産管理担当者の立場からみると、すべての区域のエネルギー消費値を収集して比較し分析することが求められる。

数学計算からみると、すべての部屋のエネルギー消費値を収集することは、実質的にグローバルで和集合を求めるプロセスである。実際的な計算プロセスでは、不動産管理担当者によるアクセスする計算ノードから、このエネルギー消費の統計タスクが開始され、グローバルに亘って和集合が求められ、CPN操作の変数が基本的なスペースユニットごとに関わる設備の総エネルギー消費値になる。タスクが開始され後に、タスクを開始した計算ノードからグローバルに拡散して、ネットワークシステム全体は、まずスパニングツリーを形成し、そして、ブランチの末端ノードで自分のエネルギー消費値を隣近のノードに伝送する。次に、計算ノードの各々が隣近のノードから伝送されてきたエネルギー消費値を受け取った後に、自分の対応区域におけるエネルギー消費値もそれに加え、新たにパッケージして、その他の隣近のノード（即ち、エネルギー消費情報が入力された隣近ノード以外の他の隣近ノード）に送信する。前記計算ネットワークシステムでは、すべての計算ノードがこの原則に従って、最終的に、すべてのノードのエネルギー消費情報がパッケージされタスクを開始した計算ノードに送信され、つまりグローバルで和集合を求め、すべての基本的なスペースユニットにおけるエネルギー消費値を収集するというタスクが完成される。

本発明による分布式計算ネットワークシステムに用いられる計算ノード（CPN）は下記の特徴を備えている。

3、中心がない計算：分布式計算ネットワークシステムに用いられる計算ノード（CPN）からなる計算ネットワークシステム全体は平らな化で中心がないものであり、各ノードの地位が完全に平等である。各ノードの間のデータやりとりにより分布的にグローバルの計算を完成し、前記システムで運行する様々な管理制御策略が前記分布的な計算で反映され完成される。

4、高速で友好的なプログラミング環境：分布式計算ネットワークシステムに用いられる計算ノード（CPN）からなるシステムは開放的で人間化のプログラミングプラットフォームを提供して、ユーザーが本システムにより提供される演算子/アルゴリズムベースを利用することで容易にイベント/タスクの定義を完成でき、システムが自動的にベース層のプログラムコードをコンパイルするによって、制御管理策略を快速にソフトウェアのコード化にすることを実現でき、素早い開発の利点を有する。前記プログラミングプラットフォームで大量のアプリケーションを開発することができ、極めて大きい互換性と柔軟性を有する。

Claims

分布式計算ネットワークに用いられる計算ノード（CPN）において、前記計算ノード（CPN）は情報の受信機能、処理機能、送信機能を有するコンピュータであり、前記計算ノード（CPN）はＣＰＵ、記憶装置、通信インターフェースを備え、
いくつかの前記計算ノード（CPN）から分布式計算ネットワークを構成し、前記計算ノード（CPN）の各々がそのトポロジーにおいて隣接する計算ノード（CPN）とのみデータのやりとりを行い、すべての前記計算ノード（CPN）が平らで中心がない計算ネットワークを共に構成し、
前記計算ノード（CPN）は、それが位置する絶対的なスペース位置及び/或いはトポロジーネットワークにおける相対的なスペース位置に反映されたスペース属性を有し、
前記計算ノード（CPN）が区域制御システムを介して基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備に関連し、前記区域制御システムは、前記基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備の相関情報の収集、あるいは前記基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備に関する実行器の制御に用いられ、前記基本的なスペースユニットあるいは電気・機械設備に関わる情報のいずれも、標準的な情報セットを形成する標準データテーブルにて描写され、
前記計算ノードには、APIインターフェースを提供するオペレーティングシステムが内蔵され、前記基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備に関連する制御管理の需要とタスクが前記APIインターフェースを介して標準的な計算シーケンスに変換され、
前記計算ノード（CPN）の各々が、関連する前記基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備を、前記標準データテーブルにて描写される前記関わる情報に基づいて、自動的に識別して、隣接するノードから前記標準的な計算シーケンスの入力情報を得て、前記標準的な計算シーケンスに含まれた計算ユニットのローカル計算を、隣接する計算ノード（CPN）との前記データのやりとり及び隣接する計算ノード（CPN）からの前記入力情報に基づいて、前記オペレーティングシステムにより提供される所定の演算子及び/或いはアルゴリズムを用いることによって、完成し、そのローカル計算結果を隣接するノードに前記通信インターフェースを介して伝達するように構成されることにより、前記分布式計算ネットワークにおける前記計算ノード（CPN）は分布的に、中心がないように、自己組織にて共に前記標準的な計算シーケンスを完成し、それによって前記分布式計算ネットワークの制御管理の前記タスクを共に完成し、
前記分布式計算ネットワーク内で複数の機能サブネットワークが定義され、前記計算ノード（CPN）の各々が、前記区域制御システムの適用内容に基づいて少なくとも一つの機能サブネットワークに属するものと定義され、前記標準的な計算シーケンスの計算を少なくとも一部完成することにより前記少なくとも一つの機能サブネットワークに必要な制御管理の前記タスクを完成する、
ことを特徴とする計算ノード（CPN）。
前記オペレーティングシステムが複数の標準的な計算シーケンスの並列計算をサポートできることを特徴とする請求項１に記載の計算ノード（CPN）。
前記オペレーティングシステムにより提供される前記所定のアルゴリズムは、簡単な数学計算から専門的な適用アルゴリズムまでの各級のアルゴリズムベースに含まれ、前記標準的な計算シーケンスを作成する時に前記アルゴリズムベースからアルゴリズムが呼び出され、前記オペレーティングシステムが自動的にベース層のプログラムコードを形成して、アジリティ化プログラミングを実現することを特徴とする請求項１または２に記載の計算ノード（CPN）。
前記所定の演算子は、演算子ベースに含まれ、前記演算子ベースには、たし算、引き算、かけ算、割り算、加重合計/積、論理演算、最大値、最小値、集合演算、スパニングツリー、Jacobi/ガウス・ザイデル反復、およびその他の一般的で、基本的な数学運算が含まれ、
前記アルゴリズムベースは、
マトリックス計算アルゴリズム、最急降下法、ニュートン法、遺伝アルゴリズム、ニューアルアルゴリズム、その他の一般的な基礎数学アルゴリズムが含まれる基礎のアルゴリズムベースと、
センサー故障診断アルゴリズム、人数分布校正アルゴリズム、火災インバージョンアルゴリズム、区域に基づくCFDアルゴリズム、その他の各専門分野に適用される上級アルゴリズムが含まれる上級のアルゴリズムベースとを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の計算ノード（CPN）。
前記計算ノード（CPN）がA類とB類に分けられたいくつかの前記通信インターフェースを有し、
前記計算ノード（CPN）が前記A類通信インターフェースを介してそのトポロジーにおいて隣接する計算ノード（CPN）とデータのやりとりを行い、
前記計算ノード（CPN）が前記B類通信インターフェースを介して区域制御システム（DCS）とデータのやりとりを行う、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の計算ノード（CPN）。
前記計算ノード（CPN）がネットワークに接続する時に局部命名方式を用い、その名称がそのトポロジーにおいて隣接する計算ノード（CPN）と異なり、トポロジーにおいて隣接していない計算ノード（CPN）は同じ名称を有することができることを特徴とする請求項１または２に記載の計算ノード（CPN）。
前記APIインターフェースは、具体的に通信プロトコルに基くAPIインターフェースあるいは他の一般的なインターフェースであることを特徴とする請求項１または２に記載の計算ノード（CPN）。
前記標準的な計算シーケンスがいくつかの計算ユニットを含み、前記標準的な計算シーケンスの定義は、
前記いくつかの計算ユニットの間の論理フローチャートと、
前記計算ユニットの各々に関わる演算子及び/或いはアルゴリズム、入力変数、出力変数、計算の流れ及び/或いはステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の計算ノード（CPN）。
分布式計算ネットワークシステムにおいて、前記計算ネットワークシステムはいくつかの計算ノード（CPN）から構成され、前記計算ノード（CPN）が情報の受信機能、処理機能、送信機能を有するコンピュータであり、すべての前記計算ノード（CPN）が平らで中心がない計算ネットワークを共に構成し、
前記計算ノード（CPN）の各々がそのトポロジーにおいて隣接する計算ノード（CPN）とのみデータのやりとりを行い、
前記計算ノード（CPN）は、それが位置する絶対的なスペース位置及び/或いはトポロジーネットワークにおける相対的なスペース位置に反映されたスペース属性を有し、
前記計算ノード（CPN）が区域制御システム（DCS）を介して基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備に関連し、前記区域制御システムは、前記基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備の相関情報の収集、あるいは前記基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備に関する実行器の制御に用いられ、前記基本的なスペースユニットあるいは電気・機械設備に関わる情報のいずれも、標準的な情報セットを形成する標準データテーブルにて描写され、
分布式計算ネットワークシステムにはオペレーティングシステムが組み込まれ、前記オペレーティングシステムまたはその少なくとも一部が前記計算ノード（CPN）の各々に分布していて、
前記オペレーティングシステムにはAPIインターフェースが提供され、前記基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備に関連する制御管理のタスクが前記APIインターフェースを介して標準的な計算シーケンスに変換され、
前記分布式計算ネットワークシステムにおける前記計算ノード（CPN）は分布的に、自己組織にて共に前記計算シーケンスを完成し、前記計算ノード（CPN）の各々が、関連する前記基本的なスペースユニットまたは電気・機械設備を、前記標準データテーブルにて描写される前記関わる情報に基づいて、自動的に識別して、隣接するノードから前記標準的な計算シーケンスの入力情報を得て、前記標準的な計算シーケンスに含まれた計算ユニットのローカル計算を、隣接する計算ノード（CPN）との前記データのやりとり及び隣接する計算ノード（CPN）からの前記入力情報に基づいて、前記オペレーティングシステムにより提供される所定の演算子及び/或いはアルゴリズムを用いることによって、完成し、そのローカル計算結果を隣接するノードに伝達するように構成されることにより、前記分布式計算ネットワークシステムにおける前記計算ノード（CPN）は分布的に、中心がないように、自己組織にて共に前記標準的な計算シーケンスを完成し、それによって前記分布式計算ネットワークシステムの前記制御管理のタスクを共に完成し、
前記分布式計算ネットワークシステム内で複数の機能サブネットワークが定義され、前記計算ノード（CPN）の各々が、前記区域制御システムの適用内容に基づいて少なくとも一つの機能サブネットワークに属するものと定義され、前記標準的な計算シーケンスの計算を少なくとも一部完成することにより前記少なくとも一つの機能サブネットワークに必要な前記制御管理のタスクを完成する
ことを特徴とする分布式計算ネットワークシステム。
前記オペレーティングシステムが複数の標準的な計算シーケンスの並列計算をサポートできることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
前記オペレーティングシステムにより提供される前記所定のアルゴリズムは、簡単な数学計算から専門的な適用アルゴリズムまでの各級のアルゴリズムベースに含まれ、前記標準的な計算シーケンスを作成する時に前記アルゴリズムベースからアルゴリズムが呼び出され、前記オペレーティングシステムが自動的にベース層のプログラムコードを形成して、アジリティ化プログラミングを実現することを特徴とする請求項９または１０に記載のシステム。
前記所定の演算子は、演算子ベースに含まれ、前記演算子ベースには、たし算、引き算、かけ算、割り算、加重合計/積、論理演算、最大値、最小値、集合演算、スパニングツリー、Jacobi/ガウス・ザイデル反復、およびその他の一般的で、基本的な数学運算が含まれ、
前記アルゴリズムベースは、
マトリックス計算アルゴリズム、最急降下法、ニュートン法、遺伝アルゴリズム、ニューアルアルゴリズム、その他の一般的な基礎数学アルゴリズムが含まれる基礎のアルゴリズムベースと、
センサー故障診断アルゴリズム、人数分布校正アルゴリズム、火災インバージョンアルゴリズム、区域に基づくCFDアルゴリズム、その他の各専門分野に適用される上級アルゴリズムが含まれる上級のアルゴリズムベースとを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
前記計算ノード（CPN）の各々がA類とB類に分けられたいくつかの通信インターフェースを有し、
前記計算ノード（CPN）が前記A類通信インターフェースを介してそのトポロジーにおいて隣接する計算ノード（CPN）とデータのやりとりを行い、
前記計算ノード（CPN）が前記B類通信インターフェースを介して区域制御システム（DCS）とデータのやりとりを行う、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載のシステム。
前記計算ノード（CPN）がネットワークに接続する時に局部命名方式を用い、その名称がそのトポロジーにおいて隣接する計算ノード（CPN）と異なり、トポロジーにおいて隣接していない計算ノード（CPN）は同じ名称を有することができることを特徴とする請求項９または１０に記載のシステム。
前記APIインターフェースは、具体的に通信プロトコルに基くAPIインターフェースあるいは他の一般的なインターフェースであることを特徴とする請求項９または１０に記載のシステム。
前記標準的な計算シーケンスがいくつかの計算ユニットを含み、前記標準的な計算シーケンスの定義は、
前記いくつかの計算ユニットの間の論理フローチャートと、
前記計算ユニットの各々に関わる演算子及び/或いはアルゴリズム、入力変数、出力変数、計算の流れ及び/或いはステップと、
を含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
前記計算ノード（CPN）の各々が同じ構成を有し、前記計算ノード（CPN）の各々に組み込まれたオペレーティングシステムが同じであることを特徴とする請求項９または１０に記載のシステム。