CP1

コンピュータプラクティスⅠ
科学的方法
水野嘉明
本日の内容
 科学的方法
科学的方法の説明
実験：情報システムの推定
（外部からの観察により
動作を推定）
実験レポート
2
科学的方法
1.
2.
3.
4.
5.
対象を観察
法則性を見出し（帰納的推論）
現象を包括的に説明可能な仮説
実験結果を予測（演繹的推論）
実験により予測を検証
3
演繹法と帰納法
 演繹的推論
命題から命題を推論 (一般⇒個別)
推論過程に誤りがなければ、正しい
と言える
 帰納的推論
データから命題を推論
(個別⇒一般)
必要以上に一般化される恐れ
4
科学的方法
1.
2.
3.
4.
5.
対象を観察
法則性
説明可能な仮説
実験結果を予測
予測を検証
知見をまとめる
実験レポート
理論
測定
考察
5
情報科学的方法
 情報科学の対象
＝情報
 情報＝「ある特定の人にとって有用
な／意味あるデータ」
データ＋意味
90
120
12
123
情報
商品番号
単価
個数
顧客番号
90 ボールペン
120円
12ヶ
123 東洋大学 6
情報システム
 コンピュータは情報システム
情報
加工
情報
入力
(INPUT)
処理
出力
(PROCESS)
(OUTPUT)
7
情報システムの推定
入力
x
x
x
x
=
=
=
=
1
2
3
4
処理
出力
y
y
y
y
=
=
=
=
1
4
9
16
y = 3x – 2 と帰納的に推論
x = 3 に対し y = 7 と予測 ⇒ 仮説は誤り
 新たに y = x2 と推論 ⇒ 検証に合格
 観察により
P3
8
情報システムの推定
入力
処理
出力
 入出力だけを見る→
 内部をのぞく
ブラックボックス法
→ ホワイトボックス法
9
情報システムの推定

以下の３点に留意
1. 測定範囲（入力データの範囲）
2. 内部状態
3. 誤差
10
情報システムの推定－測定範囲
1 2
3 4
100 -3
0.4
処理
1 4
9 16
??
??
??
 仮説は測定範囲内でしか検証されて
いない
11
情報システムの推定－内部状態
入力
処理
出力
 システムが内部状態を持つことがある
内部状態と外部からの入力によって、
出力と次の内部状態が決まる
⇒ 以前の入力が出力に影響する
12
情報システムの推定－内部状態
 内部状態
(y, Q’) = f (x, Q)
ただし
ｘ：入力、ｙ：出力
Q、Q’：内部状態
例）有限オートマトン、順序回路
13
情報システムの推定－誤差
誤差
入力
処理
出力
 測定値に誤差が含まれることがある
（測定誤差、計算誤差）
複数回計測し、平均をとる
誤差の範囲を示す
近似曲線により傾向を推測
14
実験
 情報システムの推定
水野のWebサイトの『【教材】情報
システム』情報システム(1) ～ (3)
ｉｎｐｕｔに値を入れ
「送信」を押すと
ｏｕｔｐｕｔに結果が
表示される
15
実験
 注意
使用するシステムは、上原先生の
サイトではない！
http://www2.toyo.ac.jp/~y-mizuno/
2010S_CP1/text/cp1-5.html
参考文献のページを、修正してお
くこと
16
実験
 情報システムの推定
測定範囲＝ (1) ⇒ 実験1
内部状態＝ (2) ⇒ 実験2
誤差
＝ (3) ⇒ 実験3
17
実験１：情報システムの推定(1)
 情報システム(1)について
済
入出力を観察し、内部構造（仮説）を
推定せよ（ブラックボックス法）
さらに実験を行い、仮説を検証せよ
その際、推定の根拠を示すこと
レポートの節は理論、測定、考察と分
けること
すでに完成している
18
実験２：情報システムの推定(2)
 情報システム(2)について
入出力を観察し、内部構造（仮説）を
推定せよ
さらに実験を行い、仮説を検証せよ
その際、推定の根拠を示すこと
レポートの節は理論、測定、考察と分
けること
19
実験３：情報システムの推定(3)
 情報システム(3)について
入出力を観察し、内部構造（仮説）を
推定せよ
さらに実験を行い、仮説を検証せよ
その際、推定の根拠を示すこと
レポートの節は理論、測定、考察と分
けること
20
課題
 科学的方法について調査せよ
「調査」とは、文献を用いて調べる
こと
調査に用いた文献は文中で参照
（または引用）すること
自分の言葉で、分かったことをまと
めること
21
実験レポート
 実験２、実験３、課題、結論をまとめ、
レポートを完成させて提出せよ
 前回までに作成したレポートを利用する
序論、実験１は前回作成のままでＯＫ
（未作成の人は作成すること）
 問題コード R1 として提出
22
レポート執筆上の注意
 【全般】
引用文と地の文（自分の文）を区
別する
「第1回スタイル」を参照
テキスト・資料の丸写しや、切り貼
りで文を作ってはダメ
 Wikipediaの丸写しをしないこと！
23
レポート執筆上の注意
 複数の実験の前後に「序論」と「結論」
 【序論】
レポートの全体像を述べる
全体を俯瞰し、複数の実験の関係
を述べること
実験の意図、動機、目的、背景
レポートの構成
24
レポート執筆上の注意
 【結論】
序論の内容に対応させる
目的と照らし合わせ、一連の実験
結果からわかったことを要約する
未解決の問題、新たな疑問が追
加されることもある
25
レポート執筆上の注意
 実験の章は、「理論」「測定（実験）」
「考察」の節に分かれる
科学的方法の手順に対応
理論：観測、仮説
測定：実験の方法と結果
考察：結果に基づいて仮説を検証
26
レポート執筆上の注意
科学的方法
1.
2.
3.
4.
5.
対象を観察
法則性
説明可能な仮説
実験結果を予測
予測を検証
知見をまとめる
実験レポート
理論
測定
考察
27
レポート執筆上の注意
 【実験：理論】
最初に、何について何をするのか
を書く
仮説は、観察により立てる
観察した事実に基づいて
それらを包括的に説明可能な仮
説を、帰納的に導く
28
レポート執筆上の注意
 【実験：測定】
実験方法（手順・条件・環境）を明
記する
CP1を知らない他人が、レポート
だけを見て同じ実験を行い、同
じ結果を得られなくてはならない
29
レポート執筆上の注意
 【実験：考察】
仮説を検証する
論理的な推論を行うこと
「考察」に書くことが少ない場合は、
実験が不足している事が多い
30
レポート執筆上の注意
 【課題】
二つ以上の文献を調べ、そこに自
分の新しい知見を付け加える
「課題」や「結論」の章は、少なくと
も１ページ程度は書く
31
レポート執筆上の注意
 レポートＲ２では、章立てが異なる
章立ては、
書く人/教える人の考え方/好み
レポート/実験の内容
により、異なる
32
レポートR1のポイント
 【実験２】
「内部状態がある」という前提で書
いてはならない
「内部状態がある」というのは、
実験を行って初めてわかる事
観察の結果、仮説として「内部状
態がある」となる
33
レポートR1のポイント
 【実験２】
実験１と同様、測定範囲が狭すぎ
ることのないよう、気をつける
１，２，３・・・という規則正しい値だ
けを入力していると、法則が見出
せない
34
レポートR1のポイント
 【実験３】
実験２と同様、「誤差がある」という
前提は不可
例えば「1.9678949829506813」と
いう数値一つを見ただけでは、
「誤差がある」のか、単に「整数
ではない」のかは判断できない
35
レポートR1のポイント
 【実験３】
最初から丸めた数値を書かない
 観察した数値をきちんと書く
 数値を丸めたということを書いていな
いのは論外。加工した値をあたかも
生の（観測された）値のように書くの
は、『捏造』と同じ
グラフをうまく用いる
36
レポートR1のポイント
 【結論】
「序論」と対応させながら、実験1，2，
3を通じてわかったことをまとめる
単に各実験の結論を述べるだけで
はない
背後にある科学的方法がどのよう
な形で適用されたか等をまとめる
37
実験を開始して下さい
38
実験レポート提出時の注意
 授業コード、問題コード
を間違えないよ
うに
間違うと、採点できない
 採点の結果によっては、再提出
39
実験レポート提出時の注意
 更新履歴、コメントは
（最初の提出時
は）消しておくこと
再提出時は、水野のコメント、自分の更新
履歴を残す
 提出は、.doc
形式で
その他の形式は、受け付けない
[名前を付けて保存] → [Word９７-２００３文書]
40
実験レポート提出時の注意
 他人のレポートをコピーしない
コンピュータにより、類似性のチェッ
クを行っている
コピーが判明した場合は、コピーした
者・させた者の両者とも、単位を認定
しない
41
次回の予定
 「時間の測定」
プログラムの評価のため、時間を計
測する
有効数字、精度
 実験を行う
何通りかの時間を、実際に測定する
42
お疲れさまでした

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