情報技術で「何でも最適」に

担当講師:高橋 聖

時間がない,お金がない,疲れたくない…。それでも仕事は山のよう。どうしたら楽に仕事ができるか。
だれでも経験することですが,そんなわがままに応える方法があれこれ考えられています。人間の知恵が問題解決にずいぶん役に立ってきました。

講義では「最適化」をキーワードに様々な方法について考えます。
もちろん,その中には既に中学校や高校で学んだものもあります。しかし,それだけではありません。身近な問題をテーマに最適解探索のいくつかを味わおうと思います。一見パズルのような問題の中にも実は深遠な学問の一端を見ることができるのです。
もちろん,全てが簡単というわけではありません。実は世の中にはそんな知恵でもどうしようもない問題が沢山あります。

そのようなものをどうやって解決するか。ここで,情報技術の登場です。
天文学的な計算問題をなんとか情報技術のパワーで解けないか。最近の成果を踏まえながら情報技術のすばらしさを実感してください。

交通量と到達時分のグラフ

人工知能とは何か?

担当講師:保谷 哲也

みなさんは,「人工知能」という言葉を聞くと,どのようなことをイメージされるでしょうか? 
おそらく,手塚治さん原作の「鉄腕アトム」やスピルバーグ監督の映画「A.I.」などで登場する,人間型のロボットが思い浮かぶことと思いますが,今,現実にこのような人工知能を搭載したロボット・人工生命体の実現に向けて研究が世界中のあちこちで盛んに行われています。

この「人工知能を創る」というテーマに関して言えば,主に情報工学の分野で,コンピューターの進歩とともに発展してきましたが,つい最近になって,ようやく情報工学のみならず,脳科学(認知科学・心理学)や言語学の知見も取り入れる必要があることに研究者達は気づいたのです。
ですが,その一方で,まだ人間の子供並みの知能はおろか,アメーバーのような単体細胞生物の動きすら人工的に模倣するのが困難なくらい研究は進んでいません。

また,今後も発展を続ける人工知能ですが,それが実現され,私たちの身の回りに当たり前に存在する未来の社会ついてあれこれ思案するのもやはり研究者達の仕事ではないか,と私は思います。つまり,「創る」ということと並行して,その人工的に生み出されたものと「共存する」ことも考えてゆかねばなりません。
ここでは,その実際に「創る」ということと,いかに我々人類と「共存する」のが望ましい在り方か,もテーマに含めて考えていきます。

電磁波の不思議 ~光速より速く伝搬することもある群速度~

担当講師:細野 裕行

アインシュタインの相対性理論発表以来「全ての物質・情報は光の速度を超えることはない」ということは常識となっています。
それではこの世の中に光速を超えるものが存在しないのかと言えばそんなこともありません。例えば群速度か光速を超える場合というものがあります。これは相対性理論が発表された当時,それに対する反証として議論されました。この混乱は,ゾンマーフェルトとブリアンが「波頭の伝搬速度が光速を超えることはない」ことを証明し,収斂しました。
しかし,混乱の大本は「群速度=情報伝達速度」という誤解にあります。この誤解は未だに尾を引き2000年代になっても超光速通信の可能性が話題になるぐらいです。

この授業では,電磁波にまつわる速度(位相速度・群速度・波頭速度・エネルギー速度等)について簡単に説明します。
また電磁パルスにおける群速度の定義およびなぜ超光速になり,それが物理的になぜ正しいかを簡単に説明します。

みんなでソフトウエアをつくろう!

担当講師:松野 裕

スマートフォン(スマホ)など,みなさんの身の回りはさまざまな情報を処理するモノがあふれるようになりました。
そして,自動車など,あらゆるものモノが情報を処理するモノになりつつあります。そのようなモノのなかには,コンピュータが入っています。コンピュータに,いろいろなこと(メールを送りたい,ゲームをしてほしい,ウエブページを見たい,など)をお願いする内容が「ソフトウエア」です。
ソフトウエアは,コンピュータにお願いする内容ですから,コンピュータがわかるようにしないといけません。

今,このことがAIによって,日本語や英語でコンピュータにお願いできるようになりつつあります。この講義では学生が行なっている最新のAIを用いたソフトウェア開発を紹介します。

学生がソフトウェアを開発している様子
(図版・画像等の出典や引用元:ガイドブックの学科の扉ページ)

情報通信技術を組込んで安全・安心な鉄道システムを実現する

担当講師:望月 寛

現在,家電製品などを含めたさまざまなシステムの中にコンピュータを持ち込むことで,特定の機能を情報通信技術によって実現する組込みシステムが広く普及しています。

そして,高い安全性が要求される鉄道システムもまた,その応用例の一つとして挙げられます。

本講義では,鉄道分野への情報通信技術の応用,および実際にプログラマブルなデバイスであるFPGA(Field Programmable Gate Array)などの組込みデバイスを用いたシステム開発事例について紹介いたします。

具体的には,レールに列車制限速度に関する情報を送信し,それを列車が受信することで安全なブレーキ制御を実現するATC(Automatic Train Control:自動列車制御)システムの高機能化について取り上げます。

その中では,従来のアナログATCシステムからデジタルATCシステムへのスムーズな移行を実現する通信方式や,携帯電話などに用いられているCDMA(Code Division Multiple Access)と無線LANなどに用いられているQAM(Quadrature Amplitude Modulation)とを併用したCDMA-QAM方式によるデジタルATCシステムの多情報化などについて,実際に開発したシステムとともに解説いたします。

夢の3次元ディスプレイ ~本物そっくりの自然な映像を目指して~

担当講師:吉川 浩

特殊なめがねをかけると映像が3次元的に見えるディスプレイは映画館ではすでにおなじみですが,最近は家庭用の3次元テレビも発売されました。そのようなめがねをかけなくても,本物そっくりに自然な3次元映像を表示することができる装置の研究が進められています。決してSF映画の中だけの話ではありません。

この授業では,なぜ人間の目が3次元的に見ることができるのかを説明します。
人間の3次元の知覚には,生理的な要因と心理的な要因が存在していて,心理的な要因を上手に使うと,3次元でないものも立体的に見えてしまうことがあります。そのような,あたかも3次元の様に見せてしまう方法から,実際のものを見るときとまったく同様に自然に見えるホログラフィを使った最新の研究まで,いろいろな方法を紹介します。
また,説明だけでなく実物を使った実演もまじえてわかりやすく解説します。

ホログラフィを利用したプリンタでは、1000億画素も実現されています。これは、ハイビジョンの5万倍の解像度です。
ホログラフィを利用したプリンタでは,1000億画素も実現されています。これは,ハイビジョンの5万倍の解像度です。
ホログラフィテレビによる 再生像の例。実物は3次元で、しかも動画です。
ホログラフィテレビによる 再生像の例。実物は3次元で,しかも動画です。

情報システムを作ってみよう~システム開発の上流工程を学ぶ~(グループワーク付)

担当講師:五味 悠一郎

世の中のITバブルは形を変えながら長く続いているようで,大学で情報を学び将来はシステムエンジニアやネットワークエンジニアになりたい,という学生生徒の声を聞くことも多々あります。
こうした学生生徒の多くは,プログラミングができればシステムが作れると考えていますが,実はプログラミングはシステム開発の一部であり,プログラミングだけではシステムは作れません。

この授業では,システムやシステム開発手順の講義を行い,システム開発の上流工程である要求分析についてグループワークを行い,システムの企画書をまとめます。

グループワークは模造紙と付箋紙およびペンだけで行いますので,PC等の電源を必要とする機器は使用しません。グループワーク無しの講義だけでも授業可能です。

みんなの前で内緒話をしよう~暗号のしくみ~(演習付)

担当講師:五味 悠一郎

コンピュータやネットワークが日常生活と融合し,膨大な情報が日々飛び交う世の中において,情報を適切に取り扱う方法の一つにセキュリティがあり,セキュリティの要素として「暗号」という用語は広く知られていますが,その仕組みはあまり知られていません。

この授業では,セキュリティや暗号技術の講義を行い,簡単な暗号技術について演習を行い,紙とペンだけで暗号化と復号を行います。

PC等の電源を必要とする機器は使用しません。演習無しの講義だけでも授業可能です。

秘密を漏らしたのは誰だ???~フォレンジック技術を学ぶ~(PC演習付)

担当講師:五味 悠一郎

情報を脅威から守る方法として,技術的対策や物理的対策および人的対策などがありますが,セキュリティは利便性や費用とトレードオフの関係にあることから,コンピュータやネットワークで管理されている情報を完璧に守ることは不可能です。
そのため,リスクコントロールやリスクマネジメントなどで脅威が顕在化した場合でも被害が最小限となるような取り組みもされています。
こうした「完璧なセキュリティは無い」という考えのもと,早期発見と原因究明および同じ脅威を顕在化させない方法として,デジタルフォレンジック技術があります。

この授業では,デジタルフォレンジックの基礎的な講義をしたあと,学んだ知識や技術の定着を図るために,PCを用いたゲーム形式の演習を行います。

PC演習では,USBメモリもしくはインターネット経由でツールやデータを配布し,インターネットに接続されたWebブラウザでゲーム形式の演習に取り組む想定での授業ですが,PC演習無しの講義だけでも授業可能です。

お店を経営してみよう~ビジネスシミュレーションでマネジメントを学ぶ~(PC演習付)

担当講師:五味 悠一郎

情報系の資格試験として有名な「基本情報技術者試験」において,出題範囲がテクノロジ系・マネジメント系・ストラテジ系と大別されているように,情報技術者にはテクノロジ(情報技術)の知識や技術だけでなく,マネジメント系(経営管理)やストラテジ系(経営戦略)の知識や技術が求められています。

この授業では,マネジメント系とストラテジ系を対象として,経営工学の生産管理や会計学の基礎的な講義をしたあと,学んだ知識や技術の定着を図るために,Webブラウザで動作するビジネスシミュレーターを用いたゲーム形式の演習を行います。

経営管理や経営戦略では,表計算ソフト(Microsoft ExcelやGoogle Spreadsheetなど)を用いた手法を取り扱います。
Webブラウザと表計算ソフトが利用でき,インターネットに接続されているPCが使える想定での授業ですが,PC演習無しの講義だけでも授業可能です。