科目名 : 数理工学実験

科目コード 90890
配当学年 2年
開講期 後期
曜時限 月曜・火曜・3~4時限(両方履修)
講義室 3号館情報処理演習室2・他
単位数 2
履修者制限 原則として、 ガイダンスへの参加を履修の条件とする. 病気などのやむを得ない事情で参加できない場合は速やかに実験代表者(不明な場合には教務)に連絡すること.
講義形態 実験演習
言語
担当教員 増山・永原・福永・金子(め)・大関

講義概要

OR (オペレーションズ・リサーチ), 通信工学, 制御工学, 電気回路などの分野から5つの実験テーマが用意され, 1つの実験テーマにつき3週分, 計15週分の実験日が設定される. 全履修者は7~9名からなるグループに分けられ, 各実験テーマに取り組む.

評価方法

実験レポートによって評価を行う. 全ての実験テーマへの出席およびレポートの受理が単位認定の必要条件となる.
なお, 遅刻, 欠席, およびレポートの再提出などは減点の対象となる.

最終目標

平易な実験, およびコンピュータシミュレーション(計算機による数値実験など)を通して, 数理工学における各分野の基礎知識の習得を目指す.

講義計画

項目 回数 内容説明
組合せ最適化 6 組合せ最適化問題に対して効率の良いアルゴリズムを用いることの重要性を,実際にアルゴリズムの設計,実装,適用することを通じて学ぶ.題材として,代表的な組合せ最適化問題であるグラフ上の最短路問題を取り上げる.動的計画法に基づくアルゴリズムを学び,アルゴリズムが問題を解く様子を観察できるようプログラムを作成する.
待ち行列の数理 6 本実験テーマでは, ポアソン過程にしたがって客が到着する待ち行列モデルについて学習する. 受講者には, 系内客数分布や待ち時間分布などの解析表現の導出や, 数値実験を通した考察課題に取り組んでもらう. 実験演習を円滑にすすめるため, 確率変数,分布関数,密度関数,期待値,z変換,Laplace-Stieltjes変換などの基礎事項について予習しておくことを強く奨める. また,本実験テーマは3号館情報処理演習室2で行う予定であり,ECS-ID (教育用コンピュータシステムの利用コード)の取得が必須となる.
OPアンプ 6 電子回路の設計・製作と測定の練習として「理想的な増幅器」といわれるOPアンプを用いた簡単な回路を設計・製作,測定してその方法を修得するとともに計画通りに作れているか,また,OPアンプがどれぐらい「理想的な増幅器」として動作するか,を検証 する.
アクティブ消音 6 ディジタル信号処理用プロセッサ(DSP)を用い,音響管の同定およびアクティブ消音制御実験を行う.授業では,まずアクティブ消音の原理について解説した後,DSPの基礎知識,およびそのプログラミングについての簡単な説明を行う.実験では,DSPを動作させるためのプログラムをビルド(コンパイル)し,DSPにロードして動作実験を行う.DSP用プログラムはあらかじめ与えられており,新たにプログラミングする必要はなく,プログラム中のパラメータを変更するだけである.また,得られたデータの時間応答や周波数応答を解析するために数値計算ソフトウェア Scilab を用いる.アナログの制御対象をディジタル機器により制御することによる利点・問題点を明らかにすることが本実験の目的である.
音声信号処理 6 計算機を用いてさまざまな音声帯域の離散時間信号を生成する.さらに,これらの信号と,これらの信号にディジタルフィルタ処理を施した信号から音楽CDを作成し,それらの音声信号がどのように聴こえるか確認する.これにより,サンプリング周波数,量子化ビット数,エリアジング,畳み込み演算などのディジタル信号処理の基本事項について理解を深める.

教科書

担当教員らが作成した実験テキストを配布する.

参考書

必要に応じてその都度指定する.

予備知識

情報学科数理工学コースで開講している各種基礎科目の修得を前提としている.

授業URL

その他

ガイダンス(10月初旬を予定)に先立ち履修希望の調査を行う.
6月〜7月ごろに希望調査に関する連絡を掲示するので注意すること.
実験テキスト, 参考書, 関連する授業の講義ノートなどに目を通し, 必ず予習しておくこと.