情報理論

情報理論
【分野系列】知識情報工学課程（専門科目・専門 II）コンピュータサイエン
ス
【授業科目名】
情報理論
【科目名（フリガナ）】ジョウホウリロン
【単位数】 2.0 単位
【開講時期】前期
【担当教員】情報・知能工学系
【主担当者（カナ】）
カワイ
河合
和久
カズヒサ
【授業時間】指定なし
【遠隔教育形態】
非同期ＷＢＬ型（ビデオ講義）
【授業目的および達成目標】
コンピュータサイエンス分野の基礎となる情報理論について、その基礎的な
内容を理解することを目的とする。
具体的な目標は、以下のとおり。
(1) 情報理論を学ぶことの意味を、コンピュータサイエンスの枠組みのなかで
理解する。
(2) 情報量、エントロピーの概念を理解する。
(3) 情報源符号化を理解する。
(4) 通信路符号化と通信路容量を理解する。
(5) 相互情報量の概念と、通信路モデルとの関係を理解する。
【授業キーワード】
情報理論，情報量，エントロピー，情報源，通信路，通信路容量
【授業項目】
本講義で取り扱う項目は、おおむね以下のとおりである。
・情報量
・情報源のモデル化
・情報源の極限分布
・エントロピー
・拡大情報源
・高次エントロピー
・条件付きエントロピー
・相互情報量
・通信システムのモデル化
・情報源符号化
・情報源符号化法
・通信路のモデル化
・通信路容量
・通信路符号化
【成績評価方法と評価基準】
受講状況（レポート＝ Moodle or WebCT の小テストを含む）【５０％】、
期末試験【５０％】をもとに、本講義の目標を、どの程度達成したかを判定し、
成績をつける。
【教科書】
図解情報理論入門，コロナ社，野村由司彦著。
この他、ＷＷＷにて、講義資料を配布する。
本講義のＷＷＷ情報（ウェルカムページ）のＵＲＬは以下のとおり。
http://www.ita.cs.tut.ac.jp/~kawai/el-it/public/
脳機能分子論
【授業科目名】
脳機能分子論
【科目名（フリガナ）】
【単位数】
ノウキノウブンシロン
1.0 単位
【開講時期】前期
【担当教官】環境・生命工学系
【主担当者（カナ）】
ヨシダ
吉田祥子
サチコ
【授業時間】指定なし
【遠隔教育形態】
非同期ＷＢＬ型（ビデオ講義）
【授業目的及び達成目標】
(授業目標)
高等生物において特徴的な発達を遂げた器官は脳である。本講義では主に高等
動物の脳が高次機能を発現する基礎になっている
「神経機能分子」について、物質科学的側面から理解させる。
(達成目標)
1. 神経細胞の情報伝達機構を分子的に理解できる。
2. 高次機能が生成されるシステムを基本的に想起できる。
3. 「なぜ人は忘れるのか」「なぜ麻薬・覚せい剤で人間をやめることになるの
か」などの精神活動を機能分子で説明できる。
【授業キーワード】
神経伝達物質脱分極
【授業項目】
膜電位
細胞内情報伝達
神経興奮と抑制イオン電流
（１）細胞の電気化学と興奮性の発生機序
（２）アセチルコリン作動性の情報伝達と活動電位の伝搬
（３）グルタミン酸作動性の情報伝達とシナプス顆粒の放出、代謝型受容体
（４）GABA 作動性の情報伝達と抑制性の情報伝達
（５）モノアミン系の情報伝達と脳の情報回路
（６）トランスポータが運ぶ情報
（７）神経毒の世界
（８）病んだ脳と化学の力
（９）学習の科学
第１０週でレポート提出を課す
【成績評価方法と評価基準】
[評価法]出席と講義中 Web で提出する課題５０％、期末レポート５０％
[評価基準] 原則的にすべての講義に出席した者につき、下記の基準により成
績を評価する。
Ａ：達成目標を全て達成しており、かつ課題と期末レポートの合計点（100 点満
点）が 80 点以上
Ｂ：達成目標を概ね達成しており、かつ課題と期末レポートの合計点（100 点満
点）が 65 点以上
Ｂ：達成目標を概ね達成しており、かつ課題と期末レポートの合計点（100 点満
点）が 65 点以上
Ｃ：達成目標を半分以上達成しており、かつ課題と期末レポートの合計点（100
点満点）が 55 点以上
【教科書】
(教科書)
・Web による講義資料の提供
(参考書)
・「分子から見た脳」川合述史
・参考文献は随時指定
講談社サイエンティフィク
1994 年
電子デバイス工学
【分野系列】
【授業科目名】
電子デバイス工学
【科目名（フリガナ）】デンシデバイスコウガク
【単位数】 1.5 単位
【開講時期】前期
【担当教員】電気・電子情報工学系
【主担当者（カナ）】
ワカハラ
若原
昭浩
アキヒロ
【授業時間】指定なし
【遠隔教育形態】
非同期ＷＢＬ型
【授業目的及び達成目標】
(授業目標)
太陽光発電システムの核となる太陽電池は，半導体 p－n 接合ダイオードが基本
構造となっており，高効率化技術が開発されている。本講義では，ダイオード
による光発電の基礎特性を理解し，高効率化技術を導くための基礎力を身につ
ける。また，太陽光を有効に利用するためには，システム全体のバランスを取
ることが，重要であることを修得させる。
(達成目標)
pn 接合ダイオードの等価回路を用いて，太陽電池の発電原理が説明できる。実
際にダイオードアレイを用いて太陽光発電システムを構築するための仕様を決
め，モジュールを組み合わせた設計を行うことができる。
【授業キーワード】
太陽電池、p-n 接合、半導体工学、光発電システム
【授業項目】
1．太陽光発電の新エネルギーにおける位置づけ
2．太陽電池の発電原理
2-1 半導体の基本的な性質
2-2 太陽電池の原理とエネルギー変換効率
3. 理論限界効率と損失、高効率化技術
3-1 シリコン太陽電池
3-2 化合物半導体太陽電池
4．太陽電池システムと応用
5．将来展望
【成績評価方法と評価基準】
講義内で示される演習課題をレポートとして提出し、講義最終回後に行う試験
を用いて総合的に最終評価する。総合判断の内訳は、レポート 40%、試験 60%。
合否判定は最終評価で 60 点以上を合格とする。
【教科書】
参考書：森北出版，半導体工学，高橋清著工学図書，
データ構造とアルゴリズム
【分野系列】
【授業科目名】
データ構造とアルゴリズム
【科目名（フリガナ）】データコウゾウトアルゴリズム
【単位数】
2.0 単位
【開講時期】前期
【担当教員】情報・知能工学系
【主担当者（カナ）】
フジト
藤戸
敏弘
トシヒロ
【授業時間】指定なし
【遠隔教育形態】
非同期ＷＢＬ型
【授業目的及び達成目標】
(授業目標) 計算機を用いて問題を効率的に解くために必要となる基本的なア
ルゴリズムと，さらにその基本となるデータ構造について学ぶ．本講義では単
に方法を習得するだけではなく，その理論的裏付けを理解することを重視する．
(達成目標)
A.アルゴリズムと計算量
(1)問題と問題例の区別，アルゴリズムの計算量をオーダーで表記することが
できる．
(2)データ構造を理解するために必要な程度のグラフ理論の用語が使える．
B.基本的な基本データ構造
(1)リスト/スタック/キューのデータ構造の特徴と実現方法を示すことがで
きる．
C.集合の取り扱い
(1)辞書のサポートする基本演算が理解でき，ハッシュ表を用いて辞書を実現
することができる．
(2)集合族の併合処理をサポートするデータ構造として，配列による実現，ポ
インタによる実現，木による実現が行える．
D.順序つき集合の処理
(1)優先度つき待ち行列を連結リストやヒープを使って実現できる．
(2)２分探索木のサポートする基本演算が理解でき，これを実現することがで
きる．
(3)平衡木の原理が理解でき，これを実現することができる．
E.整列アルゴリズム
(1)バブルソート/バケットソート/ヒープソート/クイックソートのアルゴリ
ズムのメカニズムが理解でき，これらの計算時間の評価，適当なデータ構造を
用いた実現が行える．
(2)計算の下界値の議論が理解できる．
F. アルゴリズムの設計手法と実現例：
(1)アルゴリズムの代表的な設計手法である，縮小法，分割統治法，動的計画
法，貪欲算法，最大最小性の基本原理が理解できている．
(2)上記手法によりアルゴリズムが設計されている第 q 要素選択，マージソー
ト，SUBSET-SUM 問題，最短路問題，最小木問題に対して，実装のために適切な
データ構造を選択することができる.
【授業キーワード】
【授業項目】
１．アルゴリズムとその計算量（問題と問題例/計算量の評価/オーダー表記）
２．基本的なデータ構造（リスト，スタック，キュー）
３．グラフと木，木の用語，木のデータ構造，動的木，木の高さの解析
４．探索のためのデータ構造（順序つき集合）：２分探索，２分探索木，平衡
探索木，ハッシング（辞書）
５．整列（ソーティング）：バケットソート（基数ソート)，ヒープソート，分
割統治法(クイックソート，マージソート)，クイックソートの平均計算量，計
算量の下界
６．その他，発展的話題：順序統計量，Union-Find 問題，最小全域木問題など
【成績評価方法と評価基準】
達成目標全体の達成度を総合的に評価する定期試験(80 点満点)とレポート(20
点満点)の合計点により評価する．
定期試験では，データ構造やアルゴリズムの仕組み（メカニズム）を理解して
いるかどうかに重点を置く．
A：80 点以上 B：65 点以上 C：55 点以上
【教科書】教科書：茨木俊秀，
「C によるアルゴリズムとデータ構造」昭晃堂，
2000
参考書：Sara Baase（岩野和生, 加藤直樹, 永持仁共訳),「アルゴリズム入門
- 設計と解析 -」，ピアソン・エデュケーション，2002
光学基礎
【授業科目名】
光学基礎
【科目名（フリガナ）】
【単位数】
コウガクキソ
1.0 単位
【開講時期】前期
【担当教官】総合教育院
【主担当者（カナ）】
鈴木
スズキ
新一
シンイチ
【授業時間】指定なし
【遠隔教育形態】
非同期ＷＢＬ型（ビデオ講義）
【授業目的及び達成目標】
(授業目標)
光計測は、理工学における非接触・精密測定法として長い伝統を持っている。
その技術はこれまでに、流体力学，熱力学，材料力学等の発展を促す重要な発
見をもたらしてきた。
本研究講義では、光計測によって機械工学にもたらされた重要な発見の例を幾
つか紹介する。
そしてその様な発見を可能にする光学の基礎を講義する。
(達成目標)
(1) シャドー・オプティカル法、レーザー・ドップラー流速計、ホログラフィ
など、機械工学で使用される光計測法の基礎を習得する。
(2) 波動の数学的表現，複素表示に習熟する。
(3) 電磁場のエネルギー密度、ポインティング・ベクトルなど、光計測法の物
理的基礎を理解する。
【授業キーワード】
【授業項目】
第1週
機械工学における光計測の実例
第2週
シャドー・オプティカル法
第3週
第4週
方法）
第5週
第6週
第7週
第8週
第9週
第 10 週
（最も単純な熱流体可視化法）
コースティック法
トワイマン・グリーン干渉計
（き裂先端応力場の標準的測定法）
（ナノメートルの面外変位を測る
干渉法の実例
干渉縞の光強度
ホログラフィ
ホログラフィの応用
モアレトボグラフィ
幾何光学と波動光学
（流速，応力場，密度場の測定法）
（干渉の数学的記述）
（光波面の記録・再生の原理）
（振動，衝撃波，高速破壊の計測）
（物体の 3 次元形状を測る方法）
【成績評価方法と評価基準】
試験により評価する．
評価法による得点(100 点満点)が 55 点以上の場合を合格(達成目標に到達した)
とする．
評価 A：80 点以上，評価 B：65 点以上，評価 C：55 点以上
【教科書】
参考図書
(1) 高橋賞編，フォトメカニックス：光学的手法による応力・ひずみならびに
変形の測定，山海堂，1997.
(2) 浅沼強編，流れの可視化ハンドブック，朝倉書店，1977．
(3) ファインマン，レイトン，サンズ，ファインマン物理学 III 電磁気学，岩
波書店，1969.

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