| 科目名 | 情報科学特別基礎講義 | ||
| 単位数 | 2.0 | ||
| 担当者 | 情報工学専攻 教授 永山 忍（代表教員）、教授 市原 英行、教授 大田 知行、准教授 小畑 博靖、助教 児島 彰、講師 新 浩一、教授 高野 知佐、教授 西 正博 | ||
| 履修時期 | 前期（集中講義） | ||
| 履修対象 | １、２年次生 | ||
| 講義形態 | 講義 | ||
| 講義の目的 | 第4次産業革命をもたらすIoT (Internet of Things)を支えるセンサネットワーク技術とその応用技術を講義とロボットカーを題材とした実習で学ぶ。講義と実習を通じて、センシング技術、無線通信技術、ルーティング技術、クラスタリング技術、マイコン制御技術、画像処理技術、およびFPGAによる処理の高速化技術などのIoTに求められる幅広い技術の基礎を身につける。 | ||
| 到達目標 |
・センシング技術、無線通信技術、ルーティング技術、クラスタリング技術の基礎知識・原理を理解する。（知識・技能） ・マイコン制御技術やマイコンによるセンサ値取得技術および画像処理技術を修得する。（知識・技能） ・FPGA実装により処理の高速化が可能であることを理解する。（知識・技能） ・学んだ制御技術や画像処理技術をロボットカーの動作に応用し、応用での工夫を説明できる。（知識・技能、思考力、表現力） |
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| 受講要件 | 基本的な情報ネットワークの用語・知識を有し、Linuxの操作や簡単なプログラミングができること。 | ||
| 履修取消の可否 | 可 | ||
| 履修取消不可の理由 | |||
| 事前・事後学修 |
事前学修として、資料等の教材に目を通し、授業計画・内容に記載されている用語を調べておくこと。 授業後には、授業中に実施する小テストの内容の復習や課題をまとめたレポートを作成すること。 |
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| 講義内容 |
第1回〜第8回はVoD授業、第9回〜第15回は実習を伴う授業 第1回 データの変換と転送を実現するセンシング技術 第2回 センサネットワークのための無線通信規格や電波伝播基礎 第3回 ルーティングのための基本技術 第4回 ルーティング技術とクラスタリング技術 第5回 無線LANアクセス制御とその基本特性 第6回 TCP制御の基本技術と無線ネットワークにおける基本特性および無線ネットワーク対応TCP制御 第7回 ネットワーク分析の基礎知識と応用技術(1) 複雑ネットワークとその特性 第8回 ネットワーク分析の基礎知識と応用技術(2) 行列計算によるネットワーク特性の分析 第9回 ロボットカーやRaspberry Pi の仕組み、FPGA の構成、および開発環境の説明 第10回 マイコンによるロボットカーの走行制御 第11回 マイコンによるセンサからのデータ取得 第12回 センサー・マイコンによるロボットカーの自律走行 第13回 カメラ制御と画像処理：画像処理の基本とフィルタ処理 第14回 物体認識処理 第15回 FPGAを利用した画像処理の高速化 ※授業の順序は変更することがある。 |
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| 期末試験実施の有無 | 実施しない | ||
| 評価方法・基準 |
授業参加度：10点 小テスト：40点 課題レポート：50点 |
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| 教科書等 |
教科書：特になし 参考書： ・「センサの技術」：鷹野英司、川嶌俊夫［共著］ 理工学社2013 ・「センサエレクトロニクス」：根本俊雄（監修）電子情報通信学会2000 ・「無線通信の電波伝搬」：進士昌明［編著］ 電子情報通信学会1992 ・「モバイルネットワーク」：水野忠則、内藤克浩（監修） 共立出版2016 ・「Introduction To Wireless Sensor Networks」：Anna Foster［著］ Wiley -IEEE Press 2016 ・「改訂三版802.11高速無線LAN教科書」：守倉正博、久保田周治（監修） インプレスR&D2008 ・「MIMOからMassive MIMOを用いた伝送技術とクロスレイヤ評価手法」：西森健太郎，平栗健史［著］ コロナ社2017 ・「Python スタートブック」：辻真吾［著］技術評論社 ・「科学技術計算のためのPython 入門」：中久喜健司［著］技術評論社 |
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| 担当者プロフィール |
[永山 忍] 論理設計を専攻。 研究室: 情報科学部棟4階411室 [市原 英行] ストカスティックコンピューティングを専攻。 研究室: 情報科学部棟7階753室 [大田 知行] モバイルネットワークを専攻。 研究室: 情報科学部棟4階453室 [小畑 博靖] 通信ネットワーク制御の設計および高度化を専攻。 研究室: 情報科学部棟5階553室 [窪田 昌史] 並列化コンパイラを専攻。 研究室: 情報科学部棟5階543室 [児島 彰] 再構成型コンピュータシステムのためのOSを専攻。 研究室: 情報科学部棟5階513室 [新 浩一] 傾斜地における2GHz帯電波の伝搬損失を専攻。 研究室: 情報科学部棟8階852室 [高野 知佐] 大規模複雑ネットワークの分析と制御を専攻。 研究室: 情報科学部棟別館5階507室 [西 正博] ワイヤレスネットワークシステムを専攻。 研究室: 情報科学部棟8階853室 |
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| 講義に関連する実務経験 | |||
| 課題や試験に対するフィードバック |
・小テストは模範解答を提示する。 ・レポートは後日講評する。 |
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| アクティブ・ラーニング | PBL, TBL, 振り返り | ||
| キーワード | A/D変換、シリアル通信、周波数、伝搬損失、ルーティング、クラスタリング、無線LANメディアアクセス制御、TCP制御、ネットワーク分析、組込みLinux、組込みプログラミング（Python、C/C++言語）、マイコン、センサ、Raspberry Pi、画像処理、OpenCV、物体認識、システム統合／テスト、FPGA 実装、高位合成ツール、自動運転制御 | ||
| 備考 |
実習に用いる機材の数の都合上、履修を制限する可能性があります。 本授業は社会人のリカレント教育としても利用されているので、実習は社会人と一緒に実施してもらう（社会人と一緒に学ぶ）可能性があります。 |
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