2024年 大学院理工学研究科 シラバス - 情報科学専攻
設置情報
| 科目名 | シミュレーション特論 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 情報科学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 五味 悠一郎 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 木曜2 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | K42A |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | シミュレーションとは，実世界における現象等を定式化し，その上でコンピュータを活用することにより現実との類似または乖離を見出しつつ，問題解決に役立たせるものである。本科目において，自然現象や社会現象を対象としたシミュレーションを行うことで，データの分析手法や現象のモデリング手法，およびシミュレーションの設計・実装・評価手法について学び，シミュレーションを用いた問題解決ができるようになる。 シミュレーションは，オペレーションリサーチ(意思決定支援)，実験計画法(研究)，教育工学(教育)など，多分野で用いられる手法のため，本科目ではこれらの分野をシミュレーションという観点で結びつけた授業計画とし，同じテーマを複数のツールで検証することで，現象の本質について自分の言葉で説明できるようになる。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
授業形態は「対面授業」であるが，普段の研究環境で受講した方が学修効果が高い授業回においては，文部科学省のガイドラインに従い遠隔で授業を行う。 PCを使ってシミュレーションを行うため，原則としてノートPCを持参してもらうが，難しい場合は教員に相談して欲しい。 人工知能（AI）やシミュレーションは，Pythonなどでプログラミングされることも多いが，ホワイトボックス化して本質的な理解を促すため，前半ではあえて表計算ソフトを用いる（VBAやGASは使わない）。なお，データサイズが大きい場合や高い精度が求められる場合は，SASやSPSSもしくはRといった統計ソフトを用いる必要がある。 |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
シラバスに記載されている授業計画の内容を毎回確認し，前回の授業内容を十分に復習したうえで授業に臨むこと。 |
授業計画
| 第1回 | 表計算ソフトを用いた数理最適化（１） Excelを用いて，組合せ最適化と価格最適化について考える。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
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| 第2回 | 表計算ソフトを用いた数理最適化（２） Excelを用いて，広告予算最適化とポートフォリオ最適化について考える。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第3回 | 表計算ソフトを用いた数理最適化（３） Excelを用いて，シフトスケジュール最適化とルート最適化について考える。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第4回 | 表計算ソフトを用いたニューラルネットワーク（１） Excelを用いて，機械学習の基本的なモデルであるニューラルネットワークを構築する。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第5回 | 表計算ソフトを用いたニューラルネットワーク（２） Excelを用いて，ディープラーニングの基本的なモデルである畳み込みニューラルネットワークを構築する。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第6回 | 表計算ソフトを用いたシミュレーション（１） Excelを用いて，被食者と捕食者のシミュレーションと感染症流行のシミュレーションを行う。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第7回 | 表計算ソフトを用いたシミュレーション（２） Excelを用いて，水時計のシミュレーションと熱伝導のシミュレーションを行う。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第8回 | 表計算ソフトを用いたシミュレーション（３） Excelを用いて，ライフゲームと森林火災のシミュレーションを行う。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第9回 | マルチエージェント・シミュレーション（１） artisoc Cloudを用いて，モデルの作成手順やエージェントの動かし方および出力方法を学ぶ。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第10回 | マルチエージェント・シミュレーション（２） artisoc Cloudを用いて，空間の種別やネットワークモデルの作成方法を学ぶ。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第11回 | ビジネスシミュレーション（１） YBGを用いて，パン屋さんを経営する。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第12回 | ビジネスシミュレーション（２） パン屋さんの経営活動を分析する。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第13回 | ビジネスシミュレーション（３） 知るもしくは学ぶためのモデルを考える。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第14回 | ビジネスシミュレーション（４） YBGを用いて，知るもしくは学ぶためのモデルを実装する。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第15回 | ビジネスシミュレーション（５） 実装したモデルについて，プレゼンテーションを行う。 | 【事前学修】左記について，インターネットなどを使って調べておくこと 【事後学修】授業内で学修したことを復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
その他
| 教科書 |
三好大悟 『Excelで手を動かしながら学ぶ数理最適化』 インプレス 2023年
涌井良幸, 涌井貞美 『ディープラーニングがわかる数学入門』 技術評論社 2017年
三井和男 『新 Excelコンピュータシミュレーション』 森北出版 2010年
電子書籍のデメリットを理解している場合は電子書籍でも構わない。
ただし，著作権法に違反する利用をしている場合は，即不合格とする。
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
授業内容で理解できない内容や理解を深めたい内容があった場合に，各自で自主的に探して調べ理解すること。
教員が紹介することもある。
インターネットに掲載されている情報は体系的に書かれていないため分かりにくく，誤った情報も多数掲載されているため，出版されている文献（書籍や雑誌など）も調べること。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
課題(レポート等)100%で評価する。 試験や課題のフィードバックは自己採点により行い，必要に応じて個別対応する。 出席が総授業回数の５分の３に満たない場合は履修放棄として取り扱い，学業成績の査定を行わない。 ※新型コロナウイルスの影響に伴い変更の可能性がある。変更の場合は授業時に伝達する。 |
| 質問への対応 | 質問は歓迎する。 原則として授業中に受け付けるが，研究室やメールでも対応する。 |
| 研究室又は 連絡先 |
研究室：船橋校舎2号館2階223室 連絡先：研究室入口に掲示 ※メールアドレスはMoodleに掲載している。 |
| オフィスアワー |
水曜 船橋 12:30 ～ 13:00
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| 学生への メッセージ |
第1回目の授業から教科書を使用するので，履修が確定している学生は第1回目から教科書を持参すること。 文献に書かれていることに皆で取り組もう！的なノリで授業を行います。他専攻の学生もウェルカム。 |