公共政策研究科Graduate School of Public Policy and Social Governance
COS500P2－011（計算科学 / Computational science 500）数理モデル概論DIntroduction to Mathematical & Computational Modelling D
松本 倫明Tomoaki MATSUMOTO
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 公共政策研究科Graduate School of Public Policy and Social Governance |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2023 |
| 授業コードClass code | X9804 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期後半/Fall(2nd half) |
| 曜日・時限Day/Period | 水6/Wed.6,水7/Wed.7 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 市ヶ谷 |
| 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) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory |
サステイナビリティ学専攻 （博士後期課程）選択必修科目（専門科目） |
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Outline (in English)
（Course outline）The objective of this course is to study modeling methods for analyzing the current situation and predicting the future using computer simulation.
（Learning Objectives）The introduction will review representative simulation cases to understand how simulation contributes to the natural or social sciences. The first half of the course will use system dynamics to quantitatively model trends in human society and ecosystems under limited resources (finite resources). Through this, the basic concepts of environmental issues will be discussed. In the second half, students will learn about novel coronavirus infections and the related SIR model, and consider how the simulations are useful to society. In the the first half of the course, the studnets will use Excel and in the second half, the studnets will use Python.
（Learning activities outside of classroom） Preparation for presentation. The standard preparation and review time for this class is 2 hours each.
（Grading Criteria /Policy） The percentage of regular marks and participation in discussions will be 60%, and 40% for practical assignments.
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
本科目では、コンピュータシミュレーションを用いた現状分析と将来予測のためのモデル化の手法について研究することを目的とする。
到達目標Goal
はじめに代表的なシミュレーション事例を概観し、シミュレーションがどのように自然科学あるいは社会科学に寄与しているかを理解する。前半は、限りある資源（有限な資源）のもとで人間社会や生態系の動向を、システムダイナミクスを用いて定量的にモデル化する。これを通して環境問題を考える上での基本的な概念を考察していく。後半は、新型コロナウイルス感染症と関連する SIR モデルを学び、シミュレーションがどのように社会に役立っているかを考える。前半はExcel、後半はPythonを用いる。
また、博士課程の学生には自らの研究課題において Python のプログラムを活用する方法を検討する。
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」「DP2」に関連している。
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. ）
対面授業を行う。
本授業は、講義とコンピュータ実習を織り交ぜながら進める。コンピュータ実習によって、受講生は授業を深く理解することができる。また高度な数学的知識は必要とはしない。
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.)
あり / Yes
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。
第1回[対面/face to face]：ガイダンスと環境モデル概論
本講義を受講するためのガイダンスを行う。環境モデルと環境シミュレーションを概観する。
第2回[対面/face to face]：システムダイナミクスによる環境モデル１
人口爆発と指数関数的成長の数理モデル。
第3回[対面/face to face]：システムダイナミクスによる環境モデル２
有限世界における成長の限界の数理モデルを用いた人口爆発モデル。
第4回[対面/face to face]：システムダイナミクスによる環境モデル３
有限世界における成長の限界とフィードバックによる系の応答を考慮した人口爆発モデル。生態系モデル・COVID-19への応用。
第5回[対面/face to face]：SIRモデル１
Pythonの基本的な文法を学ぶ。
第6回[対面/face to face]：SIRモデル２
Pythonのプログラミングを習得する。
第7回[対面/face to face]：SIRモデル３
SIRモデルを計算し、新型コロナウイルス感染症への応用を考える。
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.)
本授業の準備学習・復習時間は各2時間を標準とします。
テキスト（教科書）Textbooks
特に使用しない。資料を授業時に配布する。
参考書References
開講時に紹介する。
成績評価の方法と基準Grading criteria
平常点ならびに討論への参加状況60％、実習課題40％とする。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
なし。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
授業では情報実習室を使用する。
担当教員の専門分野等
＜専門領域＞ 理論天文学
＜研究テーマ＞ 星形成、太陽圏と宇宙天気
＜主要研究業績＞
① "An origin of arc structures deeply embedded in dense molecular cloud cores", Matsumoto, T., Onishi, T., Tokuda, K., & Inutsuka, S.-i. 2015, MNRAS, 449, L123
② "Star Formation in Turbulent Molecular Clouds with Colliding Flow", Matsumoto, T., Dobashi, K., & Shimoikura, T. 2015, ApJ, 801, 77
③ "Protostellar Collapse of Magneto-turbulent Cloud Cores: Shape During Collapse and Outflow Formation", Matsumoto, T., & Hanawa, T. 2011, ApJ, 728, 47