授業科目名 | 情報理論 Information Theory | 時間割番号 | 6551 |
担当教員名 | 岡本 英二 | 実務経験 反映科目 | O |
学科・年次 | 工学部 電気・機械工学科 工学部 創造工学教育課程 2年次 | ||
科目区分 | 専門教育科目 | 単位数 | 2 |
時間割 | 後期 木曜1-2限 | 授業形態 | 講義 |
授業実施方法 | ☑ 対面【一部遠隔の場合あり】 ☐ 全て遠隔【全授業（テストを除く）をオンデマンドで実施（全オンデマンド型）】 ☐ 全て遠隔【同時双方向で実施】 ☐ 全て遠隔【オンデマンド及び同時双方向で実施】 ☐ 1/2遠隔【全授業のうち、1/2以上を遠隔（オンデマンド又は同時双方向）】 ・「全て遠隔」又は「1/2遠隔」に✓のある科目は、遠隔授業の上限単位数60単位に算定されます。 ・大学院には遠隔授業における上限単位数はありません。 | ||
ディプロマ・ポリシーとの対応 ☐ 1. 人間，文化，社会を理解し，それらを技術的観点から考察する能力と技術を新しい生活につなぐ強い使命感・責任感，高い倫理観 ☑ 2. 現象の理解・操作のための数理的基礎知識と科学的素養 ☐ 3. 国内外の人々と対話できるコミュニケーション力と論理的思考力 ☑ 4. （高度工学教育課程のみ）基幹となる専門分野の基盤的な知識・技術とこれによって課題を解決する能力，新たな知識・技術を習得する能力 ☑ 4. （創造工学教育課程のみ）基幹となる専門分野の基礎知識と他の分野の知識・技術を関連づけ多面的に見ることで新たな価値を創出する能力 | |||
授業の目的・達成目標 【目的】 本科目では、電気電子工学を学ぶための基礎知識として、情報の数学的な取り扱い方を理解し、情報伝送の方法について順をおって学ぶ。 【達成目標】 １. 情報伝送のモデルを理解し、送信側・通信路・受信側それぞれの役割について説明できる。 ［関連科目］学んだ内容を用いる科目：確率・統計 理解の助けになる科目： 通信工学，通信システム 授業計画 各回数ごとの授業計画は以下の通りである． ① 情報理論における情報伝送のモデル，情報量の概念，平均情報量（エントロピー） シャノン・ファノの情報伝送モデルを紹介し，さらに情報の価値を示す尺度である情報量を紹介する．情報量は確率に基づく量であることを説明する．この情報量は本科目での基本の尺度として用いられる．また，平均情報量（エントロピー）を紹介する． ② 確率論，結合分布，周辺分布 情報量を扱う上で必要となる確率論を説明する．いくつかの確率事象の定理について紹介する． ③ 情報量：結合事象の平均情報量、条件付平均情報量 結合確率事象に対する平均情報量や条件付き確率事象に対する条件付平均情報量を紹介する． ④ 情報量：相互情報量，情報源：無記憶情報源、マルコフ情報源 情報量の重要な一指標である相互情報量について説明する．この相互情報量は通信路を扱う際にも必要となることについても触れる．次に，情報伝送モデルにおける情報の発信源である情報源について説明する．２種類の情報源があることを説明する． ⑤ 情報源：マルコフ情報源の情報量 引き続き，マルコフ情報源の扱い方を説明する．状態遷移図を紹介し，マルコフ連鎖及びエルゴード性の概念を述べ，マルコフ情報源の情報量の算出法について説明する． ⑥ 情報源符号化：情報源符号化の意義、符号の分類 情報源で生成された情報を効率よく伝送するための情報源符号化方法について説明し，構成された符号の分類について説明する． ⑦ 情報源符号化：情報源符号化定理、シャノン・ファノ符号，ハフマン符号 情報源符号化の理論的限界を示す定理を紹介し，また具体的な情報源符号化の手法について説明する． ⑧ 情報源符号化：ハフマン符号 引き続き具体的な情報源符号化の手法について説明する．その後演習問題を行う． ⑨ 中間試験 ①～⑧の範囲で試験を行う．試験内容は達成目標の１．～３．の範囲に該当する． ⑩ 通信路：通信路行列による表現、二元対称通信路 送信側で生成された情報を伝送する通路である通信路の取り扱い，通信路行列を用いた表現法などについて説明する．代表的な通信路の例として二元対称通信路などを紹介する． ⑪ 通信路：通信路容量 通信路の伝送能力を示す指標として通信路容量の概念と，その算出方法を説明する． ⑫ 通信路符号化：通信路符号化の意義、通信路符号化定理、パリティ検査 通信路において外乱を受けても正しく情報を復号することができる通信路符号化の概念について説明し，その理論的限界を示す定理を紹介する．また通信路で生じた誤りの検出，訂正について説明を行う． ⑬ 通信路符号化：ハミング距離、ハミング (7,4) 符号 通路符号化を行う際に必要となるハミング距離などを説明し，符号化の例としてハミング符号を紹介する． ⑭ 通信路符号化：線形符号 線形符号の構成を説明し，誤り検出，訂正を行う方法について説明する． ⑮ 期末試験 ⑩～⑭の範囲での試験を行う．試験内容は達成目標の４．～５．の範囲に該当する．また本科目のまとめを行う． 情報通信関連の国立研究所に在籍した経験を持つ教員が実際の研究開発現場における情報理論を利用した技術開発の実務経験を踏まえて講義を行う． 成績評価の方法 中間試験(50点)、期末試験(50点)による。但し, 期末試験の受験資格は,中間試験を受験していることである．中間試験では，達成目標１．～３．に対してそれぞれ計算問題又は説明問題を１～２問ずつ出題し，その解答により評価する．試験は100点満点で各評価基準に対し20～40点の配点を与える．また期末試験では，達成目標４．～５．に対してそれぞれ計算問題又は説明問題を２～３問ずつ出題し，その解答により評価する．試験は100点満点で各評価基準に対し40～60点の配点を与える．２つの試験結果は重みづけされ、レポートとの合計点により成績を算出する． 成績評価の基準 秀 達成目標を超えた成果を上げている 100点～90点 優 達成目標に十分達している 89点～80点 良 達成目標に達している 79点～70点 可 達成目標に概ね達している 69点～60点 不可 達成目標に達していない 59点以下 （各達成目標に対する基準） １. ①の授業においてシャノン・ファノモデルを学び，本科目がこのモデルに沿って進んでいることを理解できる．そして以降の授業においてそれぞれの部分で行われていることとその役割を理解し，効率のよい情報伝送を実現するにはそれぞれの部分でどのような設計を行えばよいかを説明できる． ２. ③～⑤の授業において学ぶ，情報の発生確率に基づく尺度である情報量という概念を理解し，本科目での「情報の価値」を正しく認識でき，それが説明できる．また情報量が確率に基づく客観的な量であることを理解できる． ３. ⑥，⑦の授業において学ぶ情報源符号化の意義とその限界について理解し説明できる．そして実際に情報源符号化が行える． ４. ⑨，⑩の授業において学ぶ通信路において，外乱が加わり伝送情報が正しく送れないというモデルを理解でき，情報を正しく送ることができる能力を表す通信路容量の概念を理解し説明できる．また通信路容量の計算ができる． ５. ⑪～⑬の授業において学ぶ通信路符号化の意義とその限界について理解し説明できる．そして実際に通信路符号化が行え，誤り検出，訂正復号が行える． 事前・事後学修等の指示及び履修にあたっての注意事項 事前学習：講義資料を参考に，関連技術の基本事項について予習する。(120分) 教科書 参考書 オフィスアワー 事前にメール調整いただければいつでも構いません。オフィス： 6 号館 1008 室 電子メールアドレス： okamoto＠nitech.ac.jp | |||