理工学部Faculty of Science and Engineering
COT200XE（計算基盤 / Computing technologies 200）情報工学実験ＩExperiments in information engineering I
呉 謙、彌冨 仁、尾川 浩一、品川 満、平原 誠、和佐 州洋
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H6016 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 木3/Thu.3 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
応用情報工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
【outline and objectives】
The aim of this course is, through working on basic experiments by students themselves, to confirm the knowledge acquired in lecture courses and to motivate advanced subjects related to them. Each experiment theme is composed of two parts, one for discovery experience, in which the students are to discover laws behind the treated phenomenon and the other for creativity experience, in which the students are to manage to apply the laws in engineering tasks.
【method】
There will be a total of 12 experiments (6 themes x 2) as listed in the class plan. In each experiment, a report and an examination on the experiment will be given.
Students are required to participate in all the experiments and pass the examinations for all the topics to obtain credits.
Instructions on how to submit reports and give feedback will be given separately for each experiment in the learning support system or in class.
【goal】
To experience the process of discovery and creation and feel the fun of it. To develop an attitude of thinking for oneself in pursuit of the truth, and to enhance the skills of value judgment related to creativity.
Acquire the ability to document and appropriately summarize what they have clarified and devised.
【learning outside the classroom】
Students are required to write a report for each experiment and to study sufficiently to pass the examination.
Download the instruction materials for each theme from the class support system, and read and understand it well in advance.
Review the related courses for each theme as shown below.
Theme A (Prof Ogawa) Programming Language C
Theme D (Prof Kanai) Introduction to Network, Internet Protocol, Introduction to Security
Theme E (Prof Shinagawa) Basic electric circuits
Theme F (Prof Wasa) Data structures and algorithms
【grading criteria】
Performing all experiments, submitting reports, and passing examinations on all topics on time are prerequisites for receiving credits. These will be evaluated on a comprehensive basis.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
応用情報工学を習得する上で基礎となる実験を通じ、講義で学んだ知識を確認し、それに関連する高度な課題への動機付けを行うことである。各実験テーマは、扱った現象の背後にある法則性を発見する「発見の驚き」と、その法則性を工学的課題に適用する「創造の歓び」の2つのパートで構成されている。
到達目標Goal
発見と創造のプロセスを体験しその面白さを体感する。真理を追究するために自ら考える態度を身につけ、創造性にかかわる価値判断のスキルを高める。
自分が明らかにし、また工夫したことを文書化し、適切に報告する能力を身に着ける。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
授業計画にあげた合計12テーマ（6テーマx2）の実験を行う。 各実験において、レポートおよび実験内容に関する試問を行う。
全ての実験に参加し、すべてのテーマの試問に合格することが単位取得の条件である。
レポートの提出やフィードバック等の仕方は学習支援システムまたは授業中に実験ごとに別途指示する。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
実験A1[対面/face to face]：携帯電話撮影画像の加工
本実験では、自分で撮影したディジタル画像に対して、簡単な画像処理をコンピュータで実現する方法を学ぶ。
実験A2[対面/face to face]：画像処理技術の応用
本実験では、自分で撮影したディジタル画像に対して、雑音を付加し、雑音除去などの簡単な画像処理手法を学ぶ。
実験B1[対面/face to face]：機械学習体験（I)
Google Colaboratoryを活用し、python言語ならびに、関連するライブラリを用いて機械学習技術に触れる。
関数近似による過学習の理解や、階層型neural networkによる分類問題を通じて、学術面での基礎的な理解および、具体的な経験を得ることを目的とする。
実験B2[対面/face to face]：機械学習体験（II)
前回に続いて近年のdeep learning技術の根幹をなすconvolutional neural network（CNN)について、文字・画像認識を行う簡単なCNNモデルを構築する。CNNの学習や、実行を行うことで機械学習技術を体感する。基礎的な経験を通じて、機械学習技術に対する興味を涵養することを目的とする。
実験C1[対面/face to face]：奥行き知覚の手がかり
われわれ人間は何を手掛かりにして奥行き（視対象の位置）を捉えているのか，その手掛かりの一部を除いた場合の錯視を体験することにより理解を深める．
実験C2[対面/face to face]：ステレオグラム
両眼視差を用いたステレオグラム（３Dに見える２Dの図）を作成する。PowerPoint＋手作業による作成（２Dの図×２枚）とプログラミング（C言語＋OpenGLまたはExcel+VBA）による作成（２Dの図×１枚）の
２通りを行う．
実験D1[対面/face to face]：パケットキャプチャ
ネットワーク上に流れるパケットを観察することにより、他人のメールパスワードやメール内容を簡単に読めることを発見する。
実験D2[対面/face to face]：プロトコルの実際
D1で習得したパケットキャプチャを利用して、パケットの内容を盗聴されないようにする仕組みやアドレス解決の仕組みなど、実際のプロトコルのパケットを観察し、ネットワークの仕組みを理解する。
実験E1[対面/face to face]：平行平板の等価回路と共振現象
リード線のついた平行平板電極を等価回路で表し、回路シミュレータLT-SPICEにより共振現象を確認する。共振現象から、インピーダンスの虚数部の理解を深めることを目的とする。
実験E2[対面/face to face]：人体通信の伝送特性
E1で得られた平行平板電極を送信機と受信機として用い、導体とみなした人体上での伝送特性を、回路シミュレータ LT-SPICEで解析することにより、みのまわりのあらゆる物体を等価回路で表せることを学ぶ。
実験F1[対面/face to face]：アルゴリズムの力
本実験では，いくつかの問題へのアルゴリズムの実装を通じて，アルゴリズムの選択が実行時間にどのような影響を与えるのか観察する．また，適切なアルゴリズムを選択する重要性を体感する．
実験F2[対面/face to face]：計算幾何－曲線の再構成
本実験では，与えられた点群から曲線を再構成するアルゴリズムの実装を行う．離散的な構造と連続的な構造の中間を，計算幾何学の知見を利用することで体感する．
総論[対面/face to face]：テーマごとのガイダンスと一般的注意
実験の実施要領の説明、レポート作成上の注意などを行う（初回に行う）
試問[未定/undecided]：各実験テーマに対する試問（A1～F2まで各実験で実施）
各実験で作成したレポートについて試問を行う。実施方法は、各テーマの教員の指示に従うこと。
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】毎回の実験のレポートの執筆ならびに、試問に合格するための学習を十分に行う。
授業支援システムから各テーマの指導書をダウンロードして、事前によく読み理解しておくこと。
以下に示す、テーマごとの関連科目をしっかり復習しておくこと。
テーマA（尾川）プログラミング言語C
テーマD（金井）ネットワーク概論、インターネットプロトコル、セキュリテイ概論
テーマE（品川）基礎電気回路
テーマF（和佐）データ構造とアルゴリズム
テキスト（教科書）Textbooks
授業支援システムに登録した指導書。および、指導書で指定したテキスト。
参考書References
各テーマの指導書で指定する。
成績評価の方法と基準Grading criteria
全ての実験を行い、レポートを提出し、期限内にすべてのテーマの試問に合格することが必須条件。評価はこれらを総合して行う。
オンラインでの開講となった場合、成績評価の方法と基準も変更する場合がある。
その場合の具体的な方法と基準は、学習支援システムで提示する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
試問の円滑化
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
すべての実験で貸与パソコンを使用する。必ず持参すること。
その他の重要事項Others
実験に臨む前に授業支援システムから実験指導書をダウンロードして予習し、指導書の指示に従って準備しておくこと。
オンライン授業への移行やアドレスなどはは学習支援システムを通じて連絡する。
学習支援システムを通じた連絡がないか、確認怠らないようにすること。