情報基礎  講義番号： X61029 科目区分：教養教育科目  講義番号： X61029 科目区分：教養教育科目 対象年次：１ - ４ 対象年次：１ - ４  講義番号： G75029 科目区分：共通教育科目 対象年次： 5 ～ 対象年次： 5 ～  必修  クラス指定 工（応化）  講義の内容 コンピュータの構造や歴史を理解し、基本的 な情報処理に関する能力を身に付ける。 コンピュータの構造や歴史を理解し、基本的 な情報処理に関する能力を身に付ける。  成績評価方法 小テスト、中間試験、期末試験により総合的 に評価する。 小テスト、中間試験、期末試験により総合的 に評価する。

学習教育目標の C1 数学・自然科学・情 報処理に関する基礎知識 学習教育目標の C1 数学・自然科学・情 報処理に関する基礎知識 C2 科目 C2 科目  情報処理 I 二年次 コンピュータの理 解  情報処理 II 三年次 プログラミングの基 本  情報処理演習 三年次 プログラムの作 成 への基礎。 情報基礎の位置付け

なぜ情報理論を学ぶのか  コンピュータ知識 ワープロ（文書作成） インターネット（情報収集）  情報処理技術 統計処理（エクセル） シミュレーション（計算機科学）  理系としての基礎知識 実験データの処理、レポート・論文の作成

化学構造式作成ソフト

分子科学計算

授業展開＃１ 序論

情報とは  情報という言葉は、価値観に強く結びつ いている。価値がなければ、情報は含ま れていない。利用する主体の主観に依存  情報技術とは 情報を得る技術、伝える技術、蓄積す る技術、暗号など

データと情報  情報＝価値のあるデータ。関心のあるデー タ  集めたデータは、主観や価値観によって選 別され、必要な情報となる。 一方で、  無意味なデータでも、ある人にとっては、 貴重な情報源かもしれない。  記号化されたデータや映像化されたデー タは情報と同義に扱ってもいい。

情報の質  内容：必要な内容が網羅されているか。  時間：更新されているか。  精度：間違いはないか。 よく使う情報はよく更新される。あまり使わな い情報は慎重に評価する必要。 よく使う情報はよく更新される。あまり使わな い情報は慎重に評価する必要。 情報が多いと手間・容量･費用の点で大変。 データを検索する・・・基準や整理が必要 情報管理論やデータベース論で重要

シャノン情報理論  Claude E. Shannon  情報を客観的な対象とし、意味内容と直 接に関係しない、単なる文字列、記号列 として、その大きさ（情報量）を量る方 法を提案した。  すなわち、情報は文字記号列として表さ れ、情報量は記号の量として量る。

コンピュータ  コンピュータは、情報を記号化して扱う。  ０か１。２通り。これを１ビット（ bit ） という。  ０か１がいくつか並んだものをビット列 という。  ある文字記号を特定のビット列に対応さ せることにより、文字記号をコンピュー タで扱えるようになる。

情報量  情報量 I(a)=-log 2 p(a) （ p(a) ：確率 ）  トランプから１枚引いて、ハートである場合の 情報量は、 I(a) = -log 2 (13/52)=2 bit I(a) = -log 2 (13/52)=2 bit となる。  確率が小さければ小さい程、情報量は多くなる。  「二つに一つ」＝ - log 2 (1/2)=1 bit 「万に一つ」 ＝ - log 2 (1/10000)= bit 「万に一つ」 ＝ - log 2 (1/10000)= bit  確率が 256 分の１の事象 ＝ - log 2 (1/256)=8 bit = 1 byte ＝ - log 2 (1/256)=8 bit = 1 byte 1 byte で２５６種類の事象を記述することがで きる。 1 byte で２５６種類の事象を記述することがで きる。

制御と情報  水洗トイレの水流制御：レバーを動かすと水が流れ、 給水弁が開いて給水し、満水になると弁が閉まる。 水槽内のフロートは水位情報を測定するセンサ 水位情報は、記号列ではない。  エアコンの温度制御：センサから得られる情報を数 値化し、コンピュータによる総合判断を行って制御 する。 温度情報はデジタル化され記号列で処理される。

情報の表現と通信  通信：遠隔地に情報を伝えること  伝令、飛脚、伝書鳩・・・・物や人を運ぶ・・・効率が 悪い  伝令、飛脚、伝書鳩・・・・物や人を運ぶ・・・効率が 悪い  のろし、手旗信号、モールス信号、電話・・・・情報を 符号化  ノイズ  シャノンの通信モデル 送り手 → 符号化 → 通信路 → 復号 → 受 け手 送り手 → 符号化 → 通信路 → 復号 → 受 け手 encode ↑ decode encode ↑ decode ノイズ ノイズ  重要な結論：どんなに誤りを多く発生させる通信路で あっても、復号された文字列の誤りを、任意に設定した 誤り率以下に抑えるような符号化の方法が存在する。 → ＣＤ、インターネット、宇宙通信 → ＣＤ、インターネット、宇宙通信

通信と暗号  機密情報の保護 プライバシー、ネット取引・・・暗号化が必 要 プライバシー、ネット取引・・・暗号化が必 要暗号化の方法 換字法：文中の文字を他の文字に置き換えて、 意味のない文字列とする方法 換字法：文中の文字を他の文字に置き換えて、 意味のない文字列とする方法 キー変換方式：キーと呼ばれる特定の文字列に よって、変換する方法 キー変換方式：キーと呼ばれる特定の文字列に よって、変換する方法

情報の蓄積と通信 時間を隔てて情報を利用するためには、 情報の蓄積が必要である。 情報を記号化し、メモリやディスクに書 き込み、ネットワークで送ることは、情報 の蓄積・通信である。

情報の処理とアルゴリズム  情報は通信のみならず、処理の対象でもある。  情報の処理：記号列で表された情報を別の記 号列に変換すること。 例 ２つの数値の積を計算する。  アルゴリズム：コンピュータを使ってある特 定の目的を達成するための情報処理の方法、 処理手順。アルゴリズムをプログラミング言 語を用いて具体的に記述したものをプログラ ムという。 情報の表現・情報の蓄積と通信・情報の処 理とアルゴリズムは情報科学の対象である。

情報倫理  情報社会においては、著作権などの知的 財産権、プライバシー権などに注意する 必要がある。  不正コピーの防止  個人情報保護  ウイルス  ハッキング

演習  情報とはいったいどういった概念か。  通信手段をいくつか例示せよ。  情報通信の時に起こる問題とは何か。  記数法について例を２つ挙げよ。  古いフランスの貨幣単位の例 １リーブル＝２０スー、１スー＝１２ ドゥニエとする。 １リーブル＝２０スー、１スー＝１２ ドゥニエとする。 ８リーブル１６スー７ドゥニエの品物と １１リーブル１８スー８ドゥニエの品物を 購入した時の合計金額はいくらか。また、 ３０リーブル出したときのおつりはいくら か？ ８リーブル１６スー７ドゥニエの品物と １１リーブル１８スー８ドゥニエの品物を 購入した時の合計金額はいくらか。また、 ３０リーブル出したときのおつりはいくら か？