(57)【要約】【課題】動的ペアリングおよび比較に基づく大気汚染源認識方法、システム、およびプログラムを提供する。【解決手段】プロセッサによって実施される方法は、地理的エリアに関連付けられた複数の汚染測定データ、複数の測地データ、および複数の気象データを受け取る。プロセッサによって実施される方法は、地理的エリアの格子を生成し、それによって、生成した格子は地理的エリアを複数のセルに仮想的に分割する。プロセッサによって実施される方法は、受け取った複数の汚染測定データ、受け取った複数の測地データ、および受け取った複数の気象データを、生成した格子内のセルに関連付ける。プロセッサによって実施される方法は、セルに関連付けた汚染測定データ、および複数の汚染物質の物理的影響度に基づいて、セルの汚染物質影響度値を決定する。プロセッサによって実施される方法は、複数のセルの対の比較に基づいて汚染源を特定し、特定した汚染源に関連付けられた地理的エリア上の位置を表示する。【選択図】図２
2019002913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染源の位置を決定するための、プロセッサによって実施される方法であって、
地理的エリアに関連付けられた複数の汚染測定データ、複数の測地データ、および複数の気象データを受け取るステップと、
前記地理的エリアの格子を生成するステップであって、前記生成した格子は、前記地理的エリアを複数のセルに仮想的に分割する、前記ステップと、
前記受け取った複数の汚染測定データ、前記受け取った複数の測地データ、および前記受け取った複数の気象データを、前記生成した格子内のセルに関連付けるステップと、
前記セルに関連付けた前記汚染測定データ、および複数の汚染物質の物理的影響度に基づいて、前記セルの汚染物質影響度値を決定するステップと、
前記複数のセルはそれぞれ前記決定された汚染物質影響度値を有し、前記複数のセルの対の比較に基づいて前記汚染源を特定するステップと、
前記特定した汚染源に関連付けられた前記地理的エリア上の前記位置を表示するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記セルの汚染物質影響度値を決定する前記ステップは、
前記複数の汚染物質の垂直輸送および水平輸送に基づいて、前記複数のセルの複数の汚染物質の前記物理的影響度を決定するステップであって、前記垂直輸送は前記複数の気象データから抽出された垂直風測定値によって決定され、前記水平輸送は前記複数の気象データから抽出された水平風測定値によって決定される、前記ステップと、
前記セルに関連付けた前記汚染測定データから、前記複数の汚染物質の前記物理的影響度を差し引くことに基づいて前記セルの前記汚染物質影響度を計算するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のセルの対の比較に基づいて前記汚染源を特定する前記ステップは、
セル番号に基づいて前記複数のセルから第１のセルを決定するステップと、
類似度値が静的閾値より大きいことに基づいて前記複数のセルから第２のセルを決定するステップであって、前記類似度値は、前記第１のセルの空間的特徴および前記第２のセルの前記空間的特徴に基づいて決定される、前記ステップと、
第１のセル汚染影響度値が、第２のセル汚染影響度値より高いと決定するステップと、
前記第１のセル汚染影響度値が、前記第２のセル汚染影響度値より高いと決定する前記ステップに基づいて、前記汚染源を前記第１のセルとして特定するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記空間的特徴は、前記複数のセル内の複数の山の百分率表示、前記複数のセル内の複数の都市インフラストラクチャの百分率表示、前記複数のセル内の複数の作物畑の百分率表示、前記複数のセル内の森林の百分率表示、前記複数のセル内の複数の草地の百分率表示、および前記複数のセル内の複数の貯水池の百分率表示からなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のセル汚染影響度値が、前記第２のセル汚染影響度値より高いと決定する前記ステップは、
前記第１のセルと前記第２のセルとの間の動的類似度値を決定するステップと、
前記動的類似度値および前記第１のセル汚染影響度値に基づいて、前記第１のセル汚染影響度値が前記第２のセルより高いと決定するステップと
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記動的類似度値は、前記第１のセルの複数の時間的特徴および前記第２のセルの複数の時間的特徴に基づいて決定する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のセルの前記複数の時間的特徴および前記第２のセルの前記複数の時間的特徴は、複数の大気の温度値、前記複数の大気の湿度値、および前記複数の大気の圧力値からなる群から選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
汚染源の位置を決定するためのコンピュータ・システムであって、
１つまたは複数のプロセッサ、１つまたは複数のコンピュータ可読メモリ、１つまたは複数のコンピュータ可読有形記憶媒体、および前記１つまたは複数のメモリの少なくとも１つを通じた前記１つまたは複数のプロセッサの少なくとも１つによる実行のための前記１つまたは複数の有形記憶媒体の少なくとも１つに記憶されたプログラム命令を備え、前記コンピュータ・システムは、
地理的エリアに関連付けられた複数の汚染測定データ、複数の測地データ、および複数の気象データを受け取るステップと、
前記地理的エリアの格子を生成するステップであって、前記生成した格子は、前記地理的エリアを複数のセルに仮想的に分割する、前記ステップと、
前記受け取った複数の汚染測定データ、前記受け取った複数の測地データ、および前記受け取った複数の気象データを、前記生成した格子内のセルに関連付けるステップと、
前記セルに関連付けた前記汚染測定データ、および複数の汚染物質の物理的影響度に基づいて、前記セルの汚染物質影響度値を決定するステップと、
前記複数のセルはそれぞれ前記決定された汚染物質影響度値を有し、前記複数のセルの対の比較に基づいて前記汚染源を特定するステップと、
前記特定した汚染源に関連付けられた前記地理的エリア上の前記位置を表示するステップと
を含む方法を実行することができる、コンピュータ・システム。
【請求項９】
前記セルの汚染物質影響度値を決定する前記ステップは、
前記複数の汚染物質の垂直輸送および水平輸送に基づいて、前記複数のセルの複数の汚染物質の前記物理的影響度を決定するステップであって、前記垂直輸送は前記複数の気象データから抽出された垂直風測定値によって決定され、前記水平輸送は前記複数の気象データから抽出された水平風測定値によって決定される、前記ステップと、
前記セルに関連付けた前記汚染測定データから、前記複数の汚染物質の前記物理的影響度を差し引くことに基づいて前記セルの前記汚染物質影響度を計算するステップと
を含む、請求項８に記載のコンピュータ・システム。
【請求項１０】
前記複数のセルの対の比較に基づいて前記汚染源を特定する前記ステップは、
セル番号に基づいて前記複数のセルから第１のセルを決定するステップと、
類似度値が静的閾値より大きいことに基づいて前記複数のセルから第２のセルを決定するステップであって、前記類似度値は、前記第１のセルの空間的特徴および前記第２のセルの前記空間的特徴に基づいて決定される、前記ステップと、
第１のセル汚染影響度値が、第２のセル汚染影響度値より高いと決定するステップと、
前記第１のセル汚染影響度値が、前記第２のセル汚染影響度値より高いと決定する前記ステップに基づいて、前記汚染源を前記第１のセルとして特定するステップと
を含む、請求項８に記載のコンピュータ・システム。
【請求項１１】
前記空間的特徴は、前記複数のセル内の複数の山の百分率表示、前記複数のセル内の複数の都市インフラストラクチャの百分率表示、前記複数のセル内の複数の作物畑の百分率表示、前記複数のセル内の森林の百分率表示、前記複数のセル内の複数の草地の百分率表示、および前記複数のセル内の複数の貯水池の百分率表示からなる群から選択される、請求項１０に記載のコンピュータ・システム。
【請求項１２】
前記第１のセル汚染影響度値が、前記第２のセル汚染影響度値より高いと決定する前記ステップは、
前記第１のセルと前記第２のセルとの間の動的類似度値を決定するステップと、
前記動的類似度値および前記第１のセル汚染影響度値に基づいて、前記第１のセル汚染影響度値が前記第２のセルより高いと決定するステップと
を含む、請求項１０に記載のコンピュータ・システム。
【請求項１３】
前記動的類似度値は、前記第１のセルの複数の時間的特徴および前記第２のセルの複数の時間的特徴に基づいて決定する、請求項１２に記載のコンピュータ・システム。
【請求項１４】
前記第１のセルの前記複数の時間的特徴および前記第２のセルの前記複数の時間的特徴は、複数の大気の温度値、前記複数の大気の湿度値、および前記複数の大気の圧力値からなる群から選択される、請求項１３に記載のコンピュータ・システム。
【請求項１５】
汚染源の位置を決定するためのコンピュータ・プログラムであって、
プロセッサに、
地理的エリアに関連付けられた複数の汚染測定データ、複数の測地データ、および複数の気象データを受け取るステップ、
前記地理的エリアの格子を生成するステップであって、前記生成した格子は、前記地理的エリアを複数のセルに仮想的に分割する、前記ステップ、
前記受け取った複数の汚染測定データ、前記受け取った複数の測地データ、および前記受け取った複数の気象データを、前記生成した格子内のセルに関連付けるステップ、
前記セルに関連付けた前記汚染測定データ、および複数の汚染物質の物理的影響度に基づいて、前記セルの汚染物質影響度値を決定するステップ、
前記複数のセルはそれぞれ前記決定された汚染物質影響度値を有し、前記複数のセルの対の比較に基づいて前記汚染源を特定するステップ、
前記特定した汚染源に関連付けられた前記地理的エリア上の前記位置を表示するステップ、を実行させるためのコンピュータ・プログラム。
【請求項１６】
前記セルの汚染物質影響度値を決定する前記ステップは、
前記複数の汚染物質の垂直輸送および水平輸送に基づいて、前記複数のセルの複数の汚染物質の前記物理的影響度を決定するステップであって、前記垂直輸送は前記複数の気象データから抽出された垂直風測定値によって決定され、前記水平輸送は前記複数の気象データから抽出された水平風測定値によって決定される、前記ステップと、
前記セルに関連付けた前記汚染測定データから、前記複数の汚染物質の前記物理的影響度を差し引くことに基づいて前記セルの前記汚染物質影響度を計算するステップと
を含む、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１７】
前記複数のセルの対の比較に基づいて前記汚染源を特定する前記ステップは、
セル番号に基づいて前記複数のセルから第１のセルを決定するステップと、
類似度値が静的閾値より大きいことに基づいて前記複数のセルから第２のセルを決定するステップであって、前記類似度値は、前記第１のセルの空間的特徴および前記第２のセルの前記空間的特徴に基づいて決定される、前記ステップと、
第１のセル汚染影響度値が、第２のセル汚染影響度値より高いと決定するステップと、
前記第１のセル汚染影響度値が、前記第２のセル汚染影響度値より高いと決定する前記ステップに基づいて、前記汚染源を前記第１のセルとして特定するステップと
を含む、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１８】
前記空間的特徴は、前記複数のセル内の複数の山の百分率表示、前記複数のセル内の複数の都市インフラストラクチャの百分率表示、前記複数のセル内の複数の作物畑の百分率表示、前記複数のセル内の森林の百分率表示、前記複数のセル内の複数の草地の百分率表示、および前記複数のセル内の複数の貯水池の百分率表示からなる群から選択される、請求項１７に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１９】
前記第１のセル汚染影響度値が、前記第２のセル汚染影響度値より高いと決定する前記ステップは、
前記第１のセルと前記第２のセルとの間の動的類似度値を決定するステップと、
前記動的類似度値および前記第１のセル汚染影響度値に基づいて、前記第１のセル汚染影響度値が前記第２のセルより高いと決定するステップと
を含む、請求項１７に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項２０】
前記動的類似度値は、前記第１のセルの複数の時間的特徴および前記第２のセルの複数の時間的特徴に基づいて決定する、請求項１９に記載のコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にコンピューティングの分野に関し、より詳細には大気汚染源を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、大気汚染は大気中の粒子状物質からなる。粒子状物質（ＰＭ）は、地球の大気中に浮遊した微視的な固体または液体の物質である。大気とＰＭの混合物はエアロゾルである。エアロゾルおよびＰＭは、気候および降水量に対する影響を有するだけでなく、人の健康に悪影響を及ぼす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
動的ペアリングおよび比較に基づく大気汚染源認識方法、システム、およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によれば、地理的エリアを格子化すること、および格子状セル（griddedcell）をペアリングおよび比較することに基づく、大気汚染源を決定するための方法、コンピュータ・システム、およびコンピュータ・プログラムが提供される。プロセッサによって実施される方法は、地理的エリアに関連付けられた複数の汚染測定データ、複数の測地データ、および複数の気象データを受け取ることができる。プロセッサによって実施される方法は、地理的エリアの格子を生成することができ、それによって、生成した格子は地理的エリアを複数のセルに仮想的に分割する。プロセッサによって実施される方法は、受け取った複数の汚染測定データ、受け取った複数の測地データ、および受け取った複数の気象データを、生成した格子内のセルに関連付けることができる。プロセッサによって実施される方法は、セルに関連付けた汚染測定データ、および複数の汚染物質の物理的影響度に基づいて、セルの汚染物質影響度値を決定することができる。プロセッサによって実施される方法は、複数のセルの対の比較に基づいて汚染源を特定することができ、特定した汚染源に関連付けられた地理的エリア上の位置を表示する。
【０００５】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と共に読まれる、その例示の実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。当業者が本発明を詳細な説明と併せて理解することを容易にするために、図面の様々な特徴は、見やすいように、原寸に比例していない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】少なくとも１つの実施形態による例示的ネットワーク化コンピュータ環境を示す図である。
【図２】少なくとも１つの実施形態による大気汚染源決定プロセスを示す動作フローチャートである。
【図３】少なくとも１つの実施形態による地理的エリアの例示的格子、および特徴を有する格子状セルを示す図である。
【図４】少なくとも１つの実施形態による格子状セルの例示的汚染影響度値比較表を示す図である。
【図５】少なくとも１つの実施形態による図１に示されるコンピュータおよびサーバの内部および外部構成要素のブロック図である。
【図６】本発明の実施形態によるクラウド・コンピューティング環境を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による抽象化モデル・レイヤを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書では特許請求される構造および方法の詳細な実施形態が開示されるが、開示される実施形態は、様々な形で具体化され得る特許請求される構造および方法の単なる例示であることが理解され得る。しかし本発明は、多くの異なる形で具体化され得るものであり、本明細書で述べられる例示的実施形態に限定されるものと見なされるべきでない。説明においては、述べられる実施形態が不必要に不明瞭になるのを避けるために、よく知られている特徴および技法の詳細は省かれ得る。
【０００８】
本発明の実施形態はコンピューティングの分野に関し、より詳細には大気汚染源を決定することに関する。以下の述べられる例示的実施形態は、中でも、エリアを格子化すること、および物理的輸送（physical transportation）を差し引いた後の格子状セルと、測定値に影響する二次形成基準(secondary formation criteria)とを動的に比較することに基づいて、大気汚染放出源を決定するためのシステム、方法、およびプログラムを提供する。したがって本実施形態は、瞬間的な放出を伴う汚染の散在する発生源さえも位置を突き止めることによって、大気汚染源を決定する技術的分野を改善する能力を有し、また重度に汚染された地理的エリア内の大気汚染源を決定することができる。
【０００９】
前述のように大気汚染は、大気中の粒子状物質（ＰＭ）からなる。ＰＭは、地球の大気中に浮遊した微視的な固体または液体の物質である。大気とＰＭの混合物はエアロゾルである。エアロゾルおよびＰＭは、気候および降水量に対する影響を有するだけでなく、人の健康に悪影響を及ぼす。
【００１０】
通常、大気汚染は放出源から発生する。放出源は、点、移動性、生物起源、および大気中の、４つのカテゴリにグループ化され得る。点発生源は一般に、工場、発電所、または他の産業施設など、特定のエリアにおいて静的地理的位置を有する発生源である。移動性発生源は、自動車、飛行機、およびトラックなど、移動性の放出位置を有する発生源である。生物起源の放出源は、植生からの放出、火山性放出、または海塩放出など、自然の発生源から生じる放出である。大気中発生源は、道路、汚染された貯水池、または森林火災など、人が関与する特定の汚染放出エリアとすることができる。
【００１１】
さらに大気汚染は、放出源から発生するだけでなく、二次形成および物理的輸送の効果からも発生する。二次形成効果は通常、放出源からの汚染物質が地球の大気と相互作用する時に生じる化学的プロセスである。例えば炭化水素（ＨＣ）および外気においてＮＯが酸素と結合する時に形成されるＮＯ２などの窒素酸化物（ＮＯｘ）が太陽光の存在下で結合する時に形成されるオゾン、または二酸化硫黄もしくは窒素酸化物が貯水池と反応する時に形成される酸性雨がある。発生後に大気汚染は、物理的輸送効果によって大気を通じて混合し、発散する。物理的輸送効果は、風、湿度、圧力変化、または大気中の汚染物質を移動させ得る他の物理プロセスとすることができる。
【００１２】
通常、汚染は、地理的エリア内の特定の位置に配置された拡散チューブ、分光器、気体または組み合わされた技法を用いて測定される。これらの測定値は、大気の一般的な汚染状態をもたらし得るが、特に重度に汚染された状態において、瞬間的（短時間）放出を伴う散在する放出源の位置を突き止める能力が不足している。したがって中でも、関心のあるエリアを格子状セルに分離して、散在する放出源の位置を決定ことによって、大気汚染源の地理的位置を決定するシステムを実装することが有利となり得る。
【００１３】
一実施形態によれば、プロセッサによって実施される方法は、エリアに関連付けられた汚染測定データ、測地データ、および気象データを受け取る。エリアの格子を生成することができ、測定データ、測地データ、および気象データは、１つまたは複数の格子状セルに関連付けることができ、格子状セルは、エリアを１つまたは複数の格子状セルに仮想的に分割することができる。次いで１つまたは複数の格子状セルの汚染物質影響度値が、計算され得る。次に物理的輸送効果除去、および格子状セルの対の比較に基づいて、汚染源が特定され得る。次いで特定された汚染源を有する格子は、特定された汚染源に関連付けられた位置を示すように、ユーザに表示され得る。
【００１４】
本発明は、統合の任意の可能な技術的詳細レベルにおけるシステム、方法、またはコンピュータ・プログラムあるいはその組合せとすることができる。コンピュータ・プログラムは、本発明の態様をプロセッサに実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を有する、（１つまたは複数の）コンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。
【００１５】
コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行デバイスによる使用のための命令を保持および記憶することができる、有形のデバイスとすることができる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば電子的記憶デバイス、磁気記憶デバイス、光記憶デバイス、電磁的記憶デバイス、半導体記憶デバイス、または上記の任意の適切な組合せとすることができるが、それらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例の非網羅的なリストは、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブル・コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、メモリ・スティック、フロッピ（Ｒ）・ディスク、パンチカードまたは命令を記録された溝内の隆起構造などの機械的エンコード型デバイス、および上記の任意の適切な組合せを含む。本明細書で用いられるコンピュータ可読記憶媒体とは、電波または他の自由に伝搬する電磁波、導波路または他の伝送媒体を通して伝搬する電磁波（例えば光ファイバ・ケーブルを通過する光パルス）、または線材を通して送信される電気信号など、それ自体が一時的信号であると解釈されるものではない。
【００１６】
本明細書で述べられるコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読記憶媒体からそれぞれのコンピューティング／処理デバイスに、またはネットワーク、例えばインターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、広域ネットワーク、もしくは無線ネットワークあるいはその組合せを経由して外部コンピュータもしくは外部記憶デバイスに、ダウンロードされ得る。ネットワークは、銅の伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線伝送、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータまたはエッジ・サーバあるいはそれらの組合せを備えることができる。各コンピューティング／処理デバイス内のネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インターフェースは、ネットワークからコンピュータ可読プログラム命令を受信し、コンピュータ可読プログラム命令を、それぞれのコンピューティング／処理デバイス内のコンピュータ可読記憶媒体における記憶のために送る。
【００１７】
本発明の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存型命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、集積回路のための構成データ、あるいはＳｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様なプログラミング言語などの手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれた、ソース・コードまたはオブジェクト・コードとすることができる。コンピュータ可読プログラム命令は、専らユーザのコンピュータ上で、スタンド・アロン・ソフトウェア・パッケージとして部分的にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、かつ部分的にリモート・コンピュータ上で、あるいは専らリモート・コンピュータまたはサーバ上で、実行することができる。後者のシナリオにおいてリモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む、任意のタイプのネットワークを通してユーザのコンピュータに接続され得、あるいは外部コンピュータへの接続が（例えばインターネット・サービス・プロバイダを用いてインターネットを通して）なされ得る。いくつかの実施形態において、例えばプログラマブル・ロジック回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、またはプログラマブル・ロジック・アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路は、本発明の態様を行うために、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用することによって、コンピュータ可読プログラム命令を実行して電子回路を個人化することができる。
【００１８】
本明細書において本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラムの、フローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して述べられる。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、およびフローチャート図またはブロック図あるいはその両方におけるブロックの組合せは、コンピュータ可読プログラム命令によって実施され得ることが理解されるであろう。
【００１９】
コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサによって実行する命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実施するための手段を作成するように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサに与えられて、マシンを作り出すものであってよい。これらのコンピュータ可読プログラム命令はまた、命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックにおいて指定された機能／動作の態様を実施する命令を含んだ製品を備えるように、コンピュータ可読記憶媒体に記憶され、コンピュータ、プログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスあるいはそれらの組合せに特定のやり方で機能するように指示することができるものであってもよい。
【００２０】
コンピュータ可読プログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で実行する命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実施するように、コンピュータによって実施されるプロセスを形成するべく、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイス上にロードされ、コンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で一連の動作ステップを実行させるものであってもよい。
【００２１】
図におけるフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態による、システム、方法、およびコンピュータ・プログラムの可能な実装形態のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。この関連において、フローチャートまたはブロック図内の各ブロックは、指定された論理機能を実施するための１つまたは複数の実行可能命令を備える、モジュール、セグメント、または命令の一部分を表すことができる。いくつかの代替的実装形態において、ブロック内に記された機能は、図に記されたものとは異なる順序で行われ得る。例えば連続して示される２つのブロックは、実際は実質的に並行して実行され得、またはブロックは時には関わる機能に応じて、逆の順序で実行され得る。またブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の各ブロック、およびブロック図またはフローチャート図あるいはその両方におけるブロックの組合せは、指定された機能または動作を行う、または専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せを実行する、専用ハードウェア・ベースのシステムによって実施され得ることが留意されるであろう。
【００２２】
以下の述べられる例示的実施形態は、大気汚染放出源の正確な位置を特定するためのシステム、方法、およびプログラムを提供する。方法は、地理的エリアをセルに格子化すること、および各セルにおける大気汚染の測定値から物理的輸送効果を差し引いた後、各セルにおける測定値への二次形成効果影響度を除去するために、同様な特徴を有する格子状セルを比較することによって放出源を決定することに基づく。
【００２３】
図１を参照すると、少なくとも１つの実施形態による例示的ネットワーク化コンピュータ環境１００が示される。ネットワーク化コンピュータ環境１００は、クライアント・コンピューティング・デバイス１０２、および通信ネットワーク１１４を経由して相互接続されたサーバ１１２を含むことができる。少なくとも１つの実装形態によれば、ネットワーク化コンピュータ環境１００は複数のクライアント・コンピューティング・デバイス１０２およびサーバ１１２を含むことができ、図を簡潔にするためにそれぞれのうちの１つのみが示される。
【００２４】
通信ネットワーク１１４は、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、電気通信ネットワーク、無線ネットワーク、公衆交換ネットワーク、または衛星ネットワークあるいはその組合せなどの様々なタイプの通信ネットワークを含むことができる。通信ネットワーク１１４は、有線、無線通信リンク、または光ファイバ・ケーブルなどの接続を含むことができる。図１は一実装形態の図を示すのみであり、異なる実施形態が実施され得る環境に関していかなる限定も示唆しないことが理解され得る。示される環境に対して、設計および実装要件に基づいて多くの変更がなされ得る。
【００２５】
本発明の一実施形態によればクライアント・コンピューティング・デバイス１０２は、プロセッサ１０４と、ソフトウェア・プログラム１０８および汚染源決定（ＰＳＤ）プログラム１１０Ａをホストし稼働させることができるようにされたデータ記憶デバイス１０６とを含み、通信ネットワーク１１４を経由してサーバ１１２と通信することができる。クライアント・コンピューティング・デバイス１０２は、例えばモバイルデバイス、電話、携帯情報端末、ネットブック、ラップトップ・コンピュータ、タブレット・コンピュータ、デスクトップ・コンピュータ、またはプログラムを稼働させ、ネットワークにアクセスすることができる任意のタイプのコンピューティング・デバイスとすることができる。以下で図５を参照して論じられるように、クライアント・コンピューティング・デバイス１０２は、内部構成要素３０２ａおよび外部構成要素３０４ａをそれぞれ含むことができる。
【００２６】
サーバ・コンピュータ１１２は、ラップトップ・コンピュータ、ネットブック・コンピュータ、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、デスクトップ・コンピュータ、または本発明の実施形態によりＰＳＤプログラム１１０Ｂおよびデータベース１１６をホストして稼働させることができ、通信ネットワーク１１４を経由してクライアント・コンピューティング・デバイス１０２と通信する、任意のプログラマブル電子デバイス、またはプログラマブル電子デバイスの任意のネットワークとすることができる。図５を参照して論じられるようにサーバ・コンピュータ１１２は、内部構成要素３０２ｂおよび外部構成要素３０４ｂをそれぞれ含むことができる。サーバ１１２はまた、ソフトウェア・アズ・ア・サービス（ＳａａＳ）、プラットフォーム・アズ・ア・サービス（ＰａａＳ）、またはインフラストラクチャ・アズ・ア・サービス（ＩａａＳ）などの、クラウド・コンピューティング・サービス・モデルにおいて動作することができる。サーバ１１２はまた、プライベート・クラウド、コミュニティ・クラウド、パブリック・クラウド、またはハイブリッド・クラウドなどの、クラウド・コンピューティング・ディプロイ・モデル内に配置され得る。
【００２７】
データベース１１６は、汚染測定データ１１８、測地データ１２０、および気象データ１２２などの情報を記憶することができるデータ・レポジトリとすることができる。汚染測定データ１１８は、高密度センサ・ネットワークからの汚染測定データとすることができる。高密度センサ・ネットワークは、地理的エリアにわたって分散され、大気汚染を測定するように構成されたセンサのネットワークである。例えば汚染測定データ１１８は、ＮＣｏｒｅ複数汚染物質監視ネットワークなどの、主要都市、空港、および他の施設に存在する高密度センサ・ネットワークから受け取られ得る。他の実施形態では、通信ネットワーク１１４に接続することができ、測定値をサーバ１１２に送ることができる、音速センサ、臭気センサ、または光センサなどの様々なセンサからの他のデータが、汚染を決定するために用いられ、データベース１１６に記憶され、またはユーザによって手動で入力され得る。汚染測定データ１１８は、測定値が取られた日付、測定の時間、センサの位置、および汚染の規模などのフィールドを含むことができる。
【００２８】
測地データ１２０は、汚染測定データ１１８が取得されたエリアの地理的画像を組み込んだデータとすることができ、また表面が水、森林、それとも都市であるかなどの、表面地形を含むことができる。例えば測地データ１２０は、ＷＧＳ８４標準における世界測地系（ＷＧＳ）などの衛星リモート・センシングから受け取られ得る。ＷＧＳ８４標準は、測地学、地図製作法、および地球の表面上の全地球測位システム（ＧＰＳ）航法における広く用いられる標準である。例えば測地データ１２０は、地球の表面の１ｋｍ×１ｋｍ（０．６２１マイル×０．６２１マイル）分解能をもたらす米国航空宇宙局（ＮＡＳＡ）中分解能撮像分光放射計（ＮＡＳＡ  ＭＯＤＩＳ）、または５０ｍ×５０ｍ（１６４フィート×１６４フィート）のより詳細な分解能をもたらすように構成されたＮＡＳＡランドサットからの地形データを含み得る。測地データ１２０は、座標系（経度および緯度）、ならびに座標、境界、および各領域の表面特性などの地理的エリアの各領域に関する他のデータなどの、位置統計フィールドを含むことができる。領域の大きさは、通常、分光放射計の分解能に依存する。表面特性は、領域内の小山の百分率、領域内の都市開発の百分率、作物畑、森林、草地、または水あるいはその組合せの百分率などの、領域の表面タイプの百分率表示、または百分率表示に変換され得る他のデータを含むことができる。
【００２９】
気象データ１２２は、汚染測定データ１１８が取得されたエリアの気象条件を組み込んだデータとすることができ、風、風向、温度、および湿度レベルの測定値を含むことができる。本実施形態によれば気象データ１２２は、地理的エリアに配置されたセンサから、またはインターネットなどの通信ネットワーク１１４を通して利用可能な気象サービス・データベースから取得され得る。他の実施形態では汚染測定データ１１８、測地データ１２０、または気象データ１２２あるいはその組合せは、データ記憶デバイス１０６上に配置され得るものであり、あるいは内部構成要素３０２ａ、ｂまたは外部構成要素３０４ａ、ｂを用いてロードされ得る。
【００３０】
本実施形態によればＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、エリアを格子化すること、各格子状セルにおける汚染物質影響度値を決定すること、ならびに格子状セル間の動的ペアリングおよび比較に基づいて物理的輸送および二次形成効果を差し引くことによって各格子状セルにおける実際の汚染を決定することに基づいて汚染源位置を決定すること、に基づいて汚染源の位置を決定できるプログラムとすることができる。動的ペアリングおよび比較方法に基づく大気汚染源認識は、図２〜４に関連して以下で詳しく説明される。
【００３１】
図２〜４を参照すると、少なくとも１つの実施形態による大気汚染源決定プロセス２００を示す動作フローチャートが示される。２０２でＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、汚染測定値を受け取る。本実施形態によればＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、データベース１１６からの汚染測定データ１１８にアクセスすることができる。他の実施形態ではＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、汚染測定データ１１８をインターネットなどの通信ネットワーク１１４から受け取ることができる。例えば汚染測定データ１１８は、米国環境保護庁（ＥＰＡ）などの品質監視機関から受け取られ得る。
【００３２】
次に２０４でＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、エリアの地形を受け取る。本実施形態によればＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、地形情報をデータベース１１６に記憶された測地データ１２０から受け取ることができる。他の実施形態ではＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、測地データ１２０をインターネットなどの通信ネットワーク１１４から受け取ることができる。例えば測地データ１２０は、米国地質調査所（ＵＳＧＳ）ランドサット・データベースから受け取られ得る。
【００３３】
次に２０６でＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、気象データを受け取る。本実施形態によればＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、気象データをデータベース１１６に記憶された気象データ１２２から受け取る。他の実施形態ではＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、気象データ１２２をインターネットなどの通信ネットワーク１１４から受け取ることができる。例えば気象データ１２２は、米国海洋大気庁国立気象局データベースから受け取られ得る。
【００３４】
次に２０８でＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、エリアの格子を生成する。本実施形態によればＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、汚染測定データ１１８、測地データ１２０、および気象データ１２２を組み合わせ、エリアを格子状セルに格子化することができる。格子状セルは正方形とすることができ、各セルの大きさは測地データ１２０の分解能によって制限され得る。例えば測地データ１２０がＮＡＳＡランドサット・データベースから受け取られた場合、最小の格子状セル寸法は、５０ｍ×５０ｍ（１６４フィート×１６４フィート）に制限される。本実施形態によればＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは格子を、図３で述べられる以下のフィールド、すなわち、格子状セル番号、緯度、経度、山、都市、作物、森林、草地、水、時間、温度、湿度、および圧力を含んだ表に構成することができる。格子状セル番号は、一意の格子状セル識別番号である。経度および緯度は、格子状セルの座標である。山、都市、作物、森林、および水は、格子状セルにおける土地タイプの百分率を表す空間的特徴である。他の実施形態では格子状セル・タイプ値が、各格子状セルの画像処理などの、測地データ１２０の分析に基づいて推定され得る。例えばＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、格子状セルのデジタル画像を分析し、格子状セル・エリアに対する緑色エリアの比率に基づいて、格子内の森林の百分率を決定することができる。時間は、汚染の測定値が取られたときの日付および時間を表す。温度、湿度、および圧力は、格子状セル内の大気の気温、湿度、および圧力を表す時間的特徴である。他の実施形態では、格子は異なる大きさおよび形状のものとすることができ、セルは互いに部分的に重なり合うことができる。
【００３５】
次に２１０でＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、格子状セル汚染物質影響度を決定する。本実施形態によればＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、隣接した格子状セルからの汚染物質の物理的輸送を除外することによって、格子状セルの元の放出と、格子状セルの内側の汚染物質の二次形成とからなる、汚染影響度を計算することができる。格子状セル汚染物質影響度は、以下の式を用いて計算され得るものであり、
ＰＴ（ｔ，ｉ）＝ＨＴ（ｔ，ｉ）＋ＶＴ（ｔ，ｉ）
【数１】
2019002913.tif 000003
【数２】
2019002913.tif 000004
ΔＰｏｌｌｕｔｉｏｎ（ｔ，ｉ）＝Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ（ｔ，ｉ）−Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ（ｔ−１，ｉ）
汚染物質影響度＝ΔＰｏｌｌｕｔｉｏｎ（ｔ，ｉ）−ＰＴ（ｔ，ｉ）
ただしＰＴは汚染物質の物理的輸送、ｔは測定の時間、ｉは格子状セル番号、ＨＴは水平輸送、ＶＴは垂直輸送、ＳｐａｔＧｒａｄは汚染の空間的勾配、ＤｉｒＨＷは水平風の方向、ＳｐｅｅｄＨＷは水平風の速度である。
【００３６】
次に２１２でＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、格子状セル間の対の比較に基づいて発生源を特定する。本実施形態によればＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、格子状セルにおける二次形成による汚染影響度を除去するために、類似度係数を用いた、対の格子状セル間の静的および動的特徴比較に基づいて、放出源の位置、日付、および時間を決定することができる。格子状セルの類似度係数は、以下の式に基づいて決定され得るものであり、
Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ（ｉ，ｊ）＝１／Σｗ｜ｆｅａｔｕｒｅｓ（ｉ）−ｆｅａｔｕｒｅｓ（ｊ）｜
ただしｉおよびｊは各格子状セルを識別する格子状セル番号、ｆｅａｔｕｒｅｓは格子状セルの空間的または時間的特徴にグループ化され、ｗは各特徴に関連付けられたユーザ定義による重み、｜｜は距離関数である。静的比較は、対の格子状セルの空間的特徴の高い静的類似度を有する、対の格子状セルを決定することに基づく。例えば格子状セルｉおよびｊのＳｉｍｉｌａｒｉｔｙ関数が、ユーザにより決定された静的閾値より大きい場合、格子状セルは静的類似度を有する。静的類似度を有する対の格子状セルを決定した後、ＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、格子状セルの間で、汚染物質影響度値、および高い動的類似度を有する格子状セルの平均汚染物質影響度値を比較することができ、ここで動的類似度は、格子状セルの時間的特徴に基づいて、格子状セルｉおよびｊのＳｉｍｉｌａｒｉｔｙ関数を計算することによって決定される。統計的有意性（ｐ＜０．０５）を持つ、より高い汚染影響度値を有する格子状セルは、放出源を有する格子状セルである。統計的有意性は、図４に示されるように、時間をかけた格子状セル汚染物質影響度値を、対の格子状セルの平均汚染物質影響度値と比較することによって決定され得る。
【００３７】
次に２１４でＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、放出源の位置を表示する。本実施形態によればＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、放出影響度が最も高いセルに関連付けられた経度および緯度に基づいて、放出源の位置を表示することができる。例えばＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、セルの影響度値が色とし表される（ヒートマップ）、格子状地形を表示することができる。他の実施形態ではＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、閾値より大きい影響度値を有するセルの経度および緯度を決定することができる。他の実施形態ではＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂは、影響度値が閾値より大きいすべてのセルの表を表示し、経度および緯度をＧＰＳ形式に変換することができる。
【００３８】
図３は、少なくとも１つの実施形態による、地理的エリアの例示的格子２２１、およびそれぞれの典型的な特徴を示す。各セルの特徴は、空間的特徴２２２および時間的特徴２２４に分割される。空間的特徴２２２は、山、都市、作物、森林、草地、および水など、セルの地形の土地タイプ特徴の百分率を表す。時間的特徴２２４は、セルにおける大気の温度、湿度、および圧力などの大気の特徴を表す。
【００３９】
図４は、少なくとも１つの実施形態による、格子状セルの例示的汚染影響度値比較表２３１を示す。汚染影響度値比較表２３１は、現在の格子セル番号、格子セル番号と同様なＰＳＤプログラム１１０Ａ、１１０Ｂによって特定された対のセル、測定値が取られた日付および時間、汚染に対する現在のセルの影響度、および対のセルの平均値のフィールドを含むことができる。
【００４０】
図２〜４は一実装形態の図を示すのみであり、どのように異なる実施形態が実施され得るかに関していかなる限定も示唆しないことが理解され得る。示される環境に対して、設計および実装要件に基づいて多くの変更がなされ得る。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態による、図１に示されるクライアント・コンピューティング・デバイス１０２およびサーバ１１２の内部および外部構成要素のブロック図３００である。図５は一実装形態の図を示すのみであり、異なる実施形態が実施され得る環境に関していかなる限定も示唆しないことが理解されるべきである。示される環境に対して、設計および実装要件に基づいて多くの変更がなされ得る。
【００４２】
データ処理システム３０２、３０４は、マシン可読プログラム命令を実行することができる任意の電子デバイスを表す。データ処理システム３０２、３０４は、スマート・フォン、コンピュータ・システム、ＰＤＡ、または他の電子デバイスを表すことができる。データ処理システム３０２、３０４によって表され得るコンピューティング・システム、環境、または構成あるいはその組合せの例は、パーソナル・コンピュータ・システム、サーバ・コンピュータ・システム、シン・クライアント、シック・クライアント、ハンドヘルドまたはラップトップ・デバイス、マルチプロセッサ・システム、マイクロプロセッサ・ベースのシステム、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ・システム、および上記のシステムまたはデバイスの任意のものを含んだ分散型クラウド・コンピューティング環境を含むが、それらに限定されない。
【００４３】
クライアント・コンピューティング・デバイス１０２およびサーバ１１２は、図５に示される内部構成要素３０２ａ、ｂおよび外部構成要素３０４ａ、ｂのそれぞれのセットを含むことができる。内部構成要素３０２のセットのそれぞれは、１つまたは複数のバス３２６上の１つまたは複数のプロセッサ３２０、１つまたは複数のコンピュータ可読ＲＡＭ３２２、および１つまたは複数のコンピュータ可読ＲＯＭ３２４、ならびに１つまたは複数のオペレーティング・システム３２８および１つまたは複数のコンピュータ可読有形記憶デバイス３３０を含む。クライアント・コンピューティング・デバイス１０２内の１つまたは複数のオペレーティング・システム３２８、ソフトウェア・プログラム１０８およびＰＳＤプログラム１１０Ａ、ならびにサーバ１１２内のＰＳＤプログラム１１０Ｂは、それぞれのＲＡＭ３２２（通常キャッシュ・メモリを含む）の１つまたは複数を通じて、それぞれのプロセッサ３２０の１つまたは複数による実行のための、それぞれのコンピュータ可読有形記憶デバイス３３０の１つまたは複数に記憶される。図５に示される実施形態において、コンピュータ可読有形記憶デバイス３３０のそれぞれは、内蔵ハード・ドライブの磁気ディスク記憶デバイスである。あるいはコンピュータ可読有形記憶デバイス３３０のそれぞれは、ＲＯＭ３２４、ＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリ、またはコンピュータ・プログラムおよびデジタル情報を記憶することができる任意の他のコンピュータ可読有形記憶デバイスなどの、半導体記憶デバイスである。
【００４４】
内部構成要素３０２ａ、ｂの各セットはまた、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリ・スティック、磁気テープ、磁気ディスク、光ディスク、または半導体記憶デバイスなどの、１つまたは複数のポータブル・コンピュータ可読有形記憶デバイス３３８から読み出しそれに書き込むために、Ｒ／Ｗドライブまたはインターフェース３３２を含む。認識画面保護プログラム（cognitive screen protection program）１１０Ａ、１１０Ｂなどのソフトウェア・プログラムは、それぞれのポータブル・コンピュータ可読有形記憶デバイス３３８の１つまたは複数に記憶され、それぞれのＲ／Ｗドライブまたはインターフェース３３２を経由して読み出され、それぞれのハード・ドライブ３３０にロードされ得る。
【００４５】
内部構成要素３０２ａ、ｂの各セットはまた、ＴＣＰ／ＩＰアダプタ・カード、無線Ｗｉ−Ｆｉインターフェース・カード、または３Ｇもしくは４Ｇ無線インターフェース・カード、または他の有線もしくは無線通信リンクなどの、ネットワーク・アダプタまたはインターフェース３３６を含む。クライアント・コンピューティング・デバイス１０２内のソフトウェア・プログラム１０８およびＰＳＤプログラム１１０Ａ、ならびにサーバ１１２内のＰＳＤプログラム１１０Ｂは、クライアント・コンピューティング・デバイス１０２およびサーバ１１２に、ネットワーク（例えばインターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、または他の広域ネットワーク）およびそれぞれのネットワーク・アダプタまたはインターフェース３３６を経由して、外部コンピュータからダウンロードされ得る。ネットワーク・アダプタまたはインターフェース３３６から、クライアント・コンピューティング・デバイス１０２内のソフトウェア・プログラム１０８およびＰＳＤプログラム１１０Ａ、ならびにサーバ１１２内のＰＳＤプログラム１１０Ｂが、それぞれのハード・ドライブ３３０にロードされる。ネットワークは、銅線、光ファイバ、無線送信、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータ、またはエッジ・サーバあるいはその組合せを含み得る。
【００４６】
外部構成要素３０４ａ、ｂのセットのそれぞれは、コンピュータ・ディスプレイ・モニタ３４４、キーボード３４２、およびコンピュータ・マウス３３４を含むことができる。外部構成要素３０４ａ、ｂはまた、タッチ・スクリーン、仮想キーボード、タッチ・パッド、ポインティング・デバイス、および他のヒューマン・インターフェース・デバイスを含むことができる。内部構成要素３０２ａ、ｂのセットのそれぞれはまた、コンピュータ・ディスプレイ・モニタ３４４、キーボード３４２、およびコンピュータ・マウス３３４とインターフェース接続するための、デバイス・ドライバ３４０を含む。デバイス・ドライバ３４０、Ｒ／Ｗドライブまたはインターフェース３３２、およびネットワーク・アダプタまたはインターフェース３３６は、ハードウェアおよびソフトウェア（記憶デバイス３３０またはＲＯＭ３２４あるいはその両方に記憶された）を備える。
【００４７】
前もって、本開示はクラウド・コンピューティングについての詳しい説明を含むが、本明細書に記載される教示の実施は、クラウド・コンピューティング環境に限定されないことが理解される。むしろ本発明の実施形態は、現在知られているまたは後に開発される任意の他のタイプのコンピューティング環境と共に実施される能力を有する。
【００４８】
クラウド・コンピューティングは、最少の管理上の努力またはサービスのプロバイダとの対話により迅速に用意され、リリースされ得る、構成可能なコンピューティング・リソース（例えばネットワーク、ネットワーク帯域幅、サーバ、処理、メモリ、ストレージ、アプリケーション、仮想マシン、およびサービス）の共有されたプールへの便利な、オンデマンド・ネットワーク・アクセスを可能にするためのサービス供給のモデルである。このクラウド・モデルは、少なくとも５つの特徴、少なくとも３つのサービス・モデル、および少なくとも４つのディプロイモデルを含むことができる。
【００４９】
特徴は以下の通りである。
オンデマンド・セルフサービス：クラウド消費者は、サービスのプロバイダとの人的対話なしに必要に応じて自動的に、サーバ時間およびネットワーク・ストレージなどの、コンピューティング能力を一方的に用意することができる。
広いネットワーク・アクセス：能力はネットワークを通して使用可能であり、標準の機構を通じてアクセスされ、これは異種のシンまたはシック・クライアント・プラットフォーム（例えば携帯電話、ラップトップ、およびＰＤＡ）による使用を促進する。
リソース・プーリング：プロバイダのコンピューティング・リソースは、異なる物理および仮想リソースが需要に従って動的に割り当ておよび再割り当てされながら、マルチ・テナント・モデルを用いて複数の消費者にサービスするようにプールされる。消費者は一般に、もたらされるリソースの正確な位置に対する制御性または知識をもたないが、抽象化のより高いレベルにおいて位置を指定する（例えば国、州、またはデータセンタ）ことが可能になり得るという点で、位置からの独立性の観念がある。
迅速な融通性：能力は、いくつかの場合には自動的に、速やかにスケール・アウトし、または速やかにスケール・インするように迅速にリリースされるように、迅速におよび弾力的に用意され得る。消費者には、用意するために使用可能な能力は無限であるように見えることが多く、任意の時点で任意の量において購入され得る。
測定されたサービス：クラウド・システムは、サービスのタイプ（例えばストレージ、処理、帯域幅、およびアクティブ・ユーザ・アカウント）に適した、何らかのレベルの抽象化における計量能力を活用することによって、リソース使用を自動的に制御および最適化する。リソース使用量は監視され、制御され、報告されて、利用されるサービスのプロバイダおよび消費者の両方に対して透明性をもたらす。
【００５０】
サービス・モデルは以下の通りである。
ソフトウェア・アズ・ア・サービス（ＳａａＳ）：消費者にもたらされる能力は、クラウド・インフラストラクチャ上で稼働するプロバイダのアプリケーションを使用することである。アプリケーションは、ウェブ・ブラウザ（例えばウェブ・ベースの電子メール）などのシン・クライアント・インターフェースを通して、様々なクライアント・デバイスからアクセス可能である。限られたユーザ固有のアプリケーション構成設定を可能性のある例外として、消費者は、ネットワーク、サーバ、オペレーティング・システム、ストレージ、さらには個別のアプリケーション能力を含む、基礎をなすクラウド・インフラストラクチャを管理も制御もしない。
プラットフォーム・アズ・ア・サービス（ＰａａＳ）：消費者にもたらされる能力は、プロバイダによってサポートされるプログラミング言語およびツールを用いて作成された、消費者により作成されたまたは取得されたアプリケーションを、クラウド・インフラストラクチャ上にディプロイすることである。消費者は、ネットワーク、サーバ、オペレーティング・システム、またはストレージを含む基礎をなすクラウド・インフラストラクチャを管理も制御もしないが、ディプロイされたアプリケーション、および場合によっては環境構成をホストするアプリケーションに対する制御性を有する。
インフラストラクチャ・アズ・ア・サービス（ＩａａＳ）：消費者にもたらされる能力は、処理、ストレージ、ネットワーク、および他の基本的なコンピューティング・リソースを用意することであり、消費者は任意のソフトウェアをディプロイおよび稼働することができ、これはオペレーティング・システムおよびアプリケーションを含むことができる。消費者は、基礎をなすクラウド・インフラストラクチャを管理も制御もしないが、オペレーティング・システム、ストレージ、ディプロイされたアプリケーションに対する制御性、および場合によっては選ばれたネットワーク化構成要素（例えばホスト・ファイアウォール）の限られた制御性を有する。
【００５１】
ディプロイモデルは以下の通りである。
プライベート・クラウド：クラウド・インフラストラクチャは、専ら組織のために運用される。これは組織またはサード・パーティによって管理することができ、構内または構外に存在し得る。
コミュニティ・クラウド：クラウド・インフラストラクチャは、いくつかの組織によって共有され、共通の関心（例えばミッション、セキュリティ要件、ポリシー、およびコンプライアンス考慮事項）を有する特定のコミュニティをサポートする。これは組織またはサード・パーティによって管理することができ、構内または構外に存在し得る。
パブリック・クラウド：クラウド・インフラストラクチャは、一般大衆または大きな業界グループに対して使用可能とされ、クラウド・サービスを販売する組織によって所有される。
ハイブリッド・クラウド：クラウド・インフラストラクチャは、独自のエンティティのままであるが、データおよびアプリケーション可搬性（例えばクラウド間の負荷バランスのためのクラウド・バースティング）を可能にする標準化されたまたは独自開発の占有技術によって一緒に結び付けられた、２つ以上のクラウド（プライベート、コミュニティ、またはパブリック）の複合体である。
【００５２】
クラウド・コンピューティング環境は、ステートレスであること、低いカップリング、モジュール性、およびセマンティック相互運用性に焦点を当てて方向付けられたサービスである。クラウド・コンピューティングの中心は、相互接続されたノードのネットワークを備えたインフラストラクチャである。
【００５３】
次に図６を参照すると、例示的クラウド・コンピューティング環境５０が示される。示されるようにクラウド・コンピューティング環境５０は、例えば携帯情報端末（ＰＤＡ）または携帯電話５４Ａ、デスクトップ・コンピュータ５４Ｂ、ラップトップ・コンピュータ５４Ｃ、または自動車コンピュータ・システム５４Ｎあるいはそれらの組合せなどの、クラウド消費者によって用いられるローカル・コンピューティング・デバイスが通信することのできる、１つまたは複数のクラウド・コンピューティング・ノード１００を備える。ノード１００は互いに通信することができる。それらは、本明細書で上記に述べられたようなプライベート、コミュニティ、パブリック、またはハイブリッド・クラウド、またはそれらの組合せなどの、１つまたは複数のネットワークにおいて物理的または仮想的にグループ化（図示せず）され得る。これはクラウド・コンピューティング環境５０が、クラウド消費者はローカル・コンピューティング・デバイス上にリソースを維持する必要がない、サービスとしてのインフラストラクチャ、プラットフォーム、またはソフトウェアあるいはそれらの組合せを提供することを可能にする。図６に示されるコンピューティング・デバイス５４Ａ〜Ｎのタイプは例示のためのみであること、ならびにコンピューティング・ノード１００およびクラウド・コンピューティング環境５０は、任意のタイプのネットワークまたはネットワーク・アドレス指定可能な接続（例えばウェブ・ブラウザを用いた）あるいはその両方を通して、任意のタイプのコンピュータ化されたデバイスと通信できることが、理解される。
【００５４】
図７を参照すると、クラウド・コンピューティング環境５０によってもたらされる、機能抽象化レイヤ５００のセットが示される。前もって、図７に示される構成要素、レイヤ、および機能は、例示のためのみであり、本発明の実施形態はそれらに限定されないことが理解されるべきである。示されるように以下のレイヤ、および対応する機能がもたらされる。
【００５５】
ハードウェアおよびソフトウェア・レイヤ６０は、ハードウェアおよびソフトウェア構成要素を含む。ハードウェア構成要素の例は、メインフレーム６１、ＲＩＳＣ（縮小命令セット・コンピュータ）アーキテクチャ・ベースのサーバ６２、サーバ６３、ブレード・サーバ６４、記憶デバイス６５、ならびにネットワークおよびネットワーク化構成要素６６を含む。いくつかの実施形態においてソフトウェア構成要素は、ネットワーク・アプリケーション・サーバ・ソフトウェア６７およびデータベース・ソフトウェア６８を含む。
【００５６】
仮想化レイヤ７０は、以下の仮想エンティティの例、すなわち仮想サーバ７１、仮想ストレージ７２、仮想プライベート・ネットワークを含む仮想ネットワーク７３、仮想アプリケーションおよびオペレーティング・システム７４、ならびに仮想クライアント７５をもたらし得る、抽象化レイヤをもたらす。
【００５７】
一例において管理レイヤ８０は、以下に述べられる機能をもたらすことができる。リソース供給８１は、クラウド・コンピューティング環境内でタスクを行うために利用されるコンピューティング・リソースおよび他のリソースの動的調達をもたらす。計量および価格設定８２は、クラウド・コンピューティング環境内でリソースが利用される場合のコスト追跡、およびこれらのリソースの消費に対する請求書作成または送付をもたらす。一例においてこれらのリソースは、アプリケーション・ソフトウェア・ライセンスを含むことができる。セキュリティは、クラウド消費者およびタスクに対する識別検証、ならびにデータおよび他のリソースに対する保護をもたらす。ユーザ・ポータル８３は、消費者およびシステム管理者のために、クラウド・コンピューティング環境へのアクセスをもたらす。サービス・レベル管理８４は、要求されるサービス・レベルが満たされるように、クラウド・コンピューティング・リソース割り振りおよび管理をもたらす。サービス・レベル・アグリーメント（ＳＬＡ）計画および達成８５は、ＳＬＡに従って将来の要求が予想されるクラウド・コンピューティング・リソースの事前準備および調達をもたらす。
【００５８】
作業負荷レイヤ９０は、クラウド・コンピューティング環境が利用され得る機能性の例をもたらす。このレイヤからもたらされ得る作業負荷および機能の例は、マッピングおよびナビゲーション９１、ソフトウェア開発およびライフサイクル管理９２、仮想教室教育配信（virtual classroom education delivery）９３、データ分析処理９４、トランザクション処理９５、および汚染源決定９６を含む。汚染源決定９６は、エリアを格子化すること、各格子状セルにおける汚染物質影響度値を決定すること、ならびに格子状セル間の動的ペアリングおよび比較に基づいて物理的輸送および二次形成効果を差し引くことによって各格子状セルにおける実際の汚染を決定することに基づいて汚染源位置を決定すること、に基づいて汚染源の位置を決定することに関するものとすることができる。
【００５９】
本発明の様々な実施形態の説明は、例示を目的として示されたが、網羅的なもの、または開示された実施形態に限定するものではない。当業者には、述べられた実施形態の範囲から逸脱せずに、多くの変更および変形が明らかとなるであろう。本明細書で用いられる用語は、実施形態の原理、実用的な応用、または市場で見出される技術に対する技術的改善を最もよく説明するために、または他の当業者が本明細書で開示される実施形態を理解することを可能にするために選ばれた。
【符号の説明】
【００６０】
５０  クラウド・コンピューティング環境
５４Ａ  携帯電話
５４Ｂ  デスクトップ・コンピュータ
５４Ｃ  ラップトップ・コンピュータ
５４Ｎ  自動車コンピュータ・システム
６０  ハードウェアおよびソフトウェア
６１  メインフレーム
６２  ＲＩＳＣアーキテクチャ・サーバ
６３  ＩＢＭ（Ｒ）ｘＳｅｒｉｅｓ（Ｒ）システム
６４  ＩＢＭ（Ｒ）Ｂｌａｄｅ  Ｃｅｎｔｅｒ（Ｒ）システム
６５  ストレージ
６６  ネットワーク化
６７  ネットワーク・アプリケーション・サーバ・ソフトウェア
６８  データベース・ソフトウェア
７０  仮想化
７１  仮想サーバ
７２  仮想ストレージ
７３  仮想ネットワーク
７４  仮想アプリケーション
７５  仮想クライアント
８０  管理
８１  リソース供給
８２  計量および価格設定
８３  ユーザ・ポータル
８４  サービス・レベル管理
８５  ＳＬＡ計画および達成
９０  作業負荷
９１  マッピングおよびナビゲーション
９２  ソフトウェア開発およびライフサイクル管理
９３  仮想教室教育配信
９４  データ分析処理
９５  トランザクション処理
９６  仮想マシン再配置処理
１００  ネットワーク化コンピュータ環境、コンピューティング環境
１０２  クライアント・コンピューティング・デバイス
１０４  プロセッサ
１０６  データ記憶装置
１０８  ソフトウェア・プログラム
１１０Ａ、１１０Ｂ  汚染源決定プログラム
１１２  サーバ
１１４  通信ネットワーク
１１６  データベース
１１８  汚染測定データ
１２０  測地データ
１２２  気象データ
２００  大気汚染源決定プロセス
２２１  格子
２２２  空間的特徴
２２４  時間的特徴
２３１  汚染寄与値比較表
３００  内部および外部構成要素のブロック図
３０２ａ、ｂ  内部構成要素
３０４ａ、ｂ  外部構成要素
３２０  プロセッサ
３２２  ＲＡＭ
３２４  ＲＯＭ
３２６  バス
３２８  オペレーティング・システム
３３０  有形記憶デバイス
３３２  Ｒ／Ｗドライブまたはインターフェース
３３４  コンピュータ・マウス
３３６  ネットワーク・アダプタまたはインターフェース
３３８  ポータブル有形記憶デバイス
３４０  デバイス・ドライバ
３４２  キーボード
３４４  コンピュータ・ディスプレイ・モニタ
５００  機能抽象化レイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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