情報理論及び演習(2組)のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
情報理論及び演習 科目番号
Course number
63MAMAI202
科目名称(英語)
Course title(English)
Information Theory and its Exercises
授業名称
Class name
情報理論及び演習(2組)
教員名 渡邉 昇,田畑 耕治,木原 眞紀
Instructor Noboru Watanabe, Kouji Tahata & Maki Kihara
開講年度学期 2022年度 前期
Year/Semester 2022 First Semester
曜日時限 月曜4限 木曜4限
Class hours Monday 4th & Thursday 4th 
開講学科
Department
理工学部 情報科学科
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
3.0 授業の主な実施形態
Main class format
ハイフレックス型授業/Hybrid-Flexible format
[一部iにオンライン授業(同期 又 非同期)/Online (synchronized or asynchronized remote)]
概要
Descriptions
[概要]
今日の情報化社会を支える基礎理論の一つが50年ほど前にシャノンによって定式化された情報理論である。この情報理論は,一般に,電波や電流などの可換な系で記述される信号空間に対して情報伝送の効率などを情報量(エントロピー)を用いて厳密に取り扱うことができる理論であり,エントロピー理論と密接に関連して数理的に完全に定式化されている。情報理論の授業では,この情報通信の基礎をなす数学的理論である情報理論を学習する。この授業は,確率論Ⅰを数学的基礎とする。その講義内容は,遺伝情報学,複雑さの理論,光通信理論等々の講義と関連している。
 キャリアとの関連では,情報通信の分野における諸問題に対して,多面的な分析力や問題解決力を身に付け,情報通信分野における政策の企画,立案,実行ができるようになることを目指して,情報科学の基礎力を養成する。
目的
Objectives
[目的]
情報を数量化する上で重要となる尺度=情報量(エントロピー)の定義を学び,シャノンによって定式化された情報通信の数学的理論「情報理論」の哲理とは何かを学習する。
本学科のディプロマ・ポリシーにある「情報科学分野に応じた専門知識」を身 に付け,「自然科学・科学技術の分野のみならず社会における多様な情報を論理 的に分析し、問題の発見、さらにはその解決に貢献しうる能力」を獲得するため の科目である.
到達目標
Outcomes
[到達目標]
1. 情報量の意味付けから始まり,情報通信の基礎的数学理論を理解できるようになる。
2. エントロピーの概念,エントロピーの性質について説明できるようになる。
3. 符号化定理について理解できるようになる。
4. 通信路容量,極値問題等が説明できるようになる。
5. これらを通して情報理論の原理と応用を体系的に身に付けることができ,情報科学科の学問分野における基礎的知識の獲得ができる。
履修上の注意
Course notes prerequisites
情報数学1A及び演習,線形代数1及び演習・線形代数2及び演習,解析学1及び演習・解析学2及び演習を習得し,確率論Ⅰを履修していることが望ましい。
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
- 小テストの実施
Quiz type test
-
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
講義の準備学習:毎回,講義の参考書を事前に調べて講義の学習の準備をして下さい。
講義の復習:講義の板書,音声データ,配布プリントなどは,Webで公開しているので,それらを活用して講義の復習をして下さい。
演習の準備学習:毎回,演習では講義の内容と対応した演習問題を行うので,Webで講義の復習を行い,演習の準備をして下さい。
演習の復習:演習授業後に演習の問題とその略解をWebに公開するので,Webを活用して,演習の問題の復習をして下さい。
予習と復習を合わせて週5時間を目安とする。
成績評価方法
Performance grading
policy
中間および達成度評価を中心に演習のレポート等の評価点を加味し総合的に評価する。
試験85%,演習15%
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
量子通信理論の基礎,大矢雅則・渡邉昇共著,牧野書店,1998
確率論的エントロピー,梅垣・大矢共著,共立出版,1983
情報理論,有本卓著,共立出版,1976
情報エントロピー論,堀部安一著,森北出版,1989
符号と暗号の数理,藤原・神保共著,共立出版,1993
さらにWeb上から授業の参考資料がダウンロード可能である。
授業計画
Class plan
1 情報量  
あいまいさ,エントロピーの導入   

2-4 情報量の性質
エントロピーの性質,相対エントロピー,相互エントロピーの性質,
エントロピーの特徴付け定理

5-6  符号理論
符号理論の目的,誤の検出・訂正符号,線形符号,巡回符号,BCH符号

7   通信路(チャネル)
二元通信路

8-9 連続系のエントロピー
連続系のエントロピーの性質,連続系の相対エントロピー,相互エントロピーの性質

10-11 通信路容量
情報源,マクミランの定理,通信路容量

12  符号化の定理  
情報源符号化の定理

13  エントロピーの極値問題
相互情報量の最大化,相互情報量の制限付最大化

14-15  通信方式と伝送効率
標本化定理や変調方式について
教職課程
Teacher-training course
本科目は、教育職員免許状取得(教科:数学)に必要な教科に関する科目の「解析学」区分に該当します。
ただし、教科に関する科目区分については、入学年度により異なるため、各自、入学年度または適用となる年度の学修簿により確認をしてください。
実務経験
Practical experience
-
教育用ソフトウェア
Educational software
必要に応じて適宜,Mathematica などを使用する。
備考
Remarks
なし
9963412
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