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ソフトウェア科学特論Ⅱ

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令和５年度以降入学者 ソフトウェア科学特論Ⅱ
教員名 尾上洋介
単位数    2 課程 前期課程 開講区分 文理学部
科目群 地球情報数理科学専攻
学期 前期 履修区分 選択必修
授業形態 対面授業
授業概要 高度なソフトウェアの実現に必要不可欠な数理的手法及びそれを活かしたアルゴリズムを学ぶ。
具体的には、ネットワーク可視化に用いられるスペクトルグラフ描画を題材に、その数理的背景や計算機科学上の工夫について扱う。

担当教員の企業でのソフトウェア開発経験をもとに、プログラミングに関する実務的な観点からも授業を行う。
授業のねらい・到達目標 学修したアルゴリズムを理解し、それらを自らの手で実装できるようになる。
また、それらを活用し実際のデータに適用した可視化ができるようになる。
授業の形式 講義、演習
授業の方法 講義を中心とし，随時演習を行う。

毎回授業終了後にリアクションペーパーを提出すること。
リアクションペーパーの内容は次回授業時に適宜フィードバックする。

対面授業に参加できない場合：指定された動画を視聴し、期日内にリアクションペーパーを提出すること。
履修条件 グラフ理論とデータ構造・アルゴリズム、1～2年生レベルの解析・線形代数及びそれらに関連したプログラミングの基本的な知識があることが望ましい。
授業計画
1 線形代数の基礎事項
【事前学習】線形代数の基礎事項について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、線形代数の基礎事項について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
2 微分積分の基礎事項
【事前学習】微分積分の基礎事項について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、微分積分の基礎事項について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
3 多変数関数の勾配とヘッセ行列
【事前学習】多変数関数の勾配とヘッセ行列について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、多変数関数の勾配とヘッセ行列について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
4 二次関数最小化問題
【事前学習】二次関数最小化問題について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、二次関数最小化問題について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
5 再急降下法
【事前学習】再急降下法について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、再急降下法について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
6 連立方程式の数値解法
【事前学習】連立方程式の数値解法について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、連立方程式の数値解法について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
7 共役勾配法
【事前学習】共役勾配法について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、共役勾配法について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
8 前処理付き共役勾配法
【事前学習】前処理付き共役勾配法について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、前処理付き共役勾配法について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
9 固有値問題
【事前学習】固有値問題について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、固有値問題について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
10 固有値問題の数値解法
【事前学習】固有値問題の数値解法について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、固有値問題の数値解法について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
11 スペクトルグラフ理論
【事前学習】スペクトルグラフ理論について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、スペクトルグラフ理論について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
12 スペクトルグラフ描画
【事前学習】スペクトルグラフ描画について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、スペクトルグラフ描画について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
13 疎行列のデータ表現
【事前学習】疎行列のデータ表現について資料を予習する （2時間）
【事後学習】授業内容を振り返り、疎行列のデータ表現について復習する （2時間）
【授業形態】対面授業
14 総合演習
【事前学習】総合演習に取り組む （2時間）
【事後学習】総合演習を完成させる （2時間）
【授業形態】対面授業
15 成果発表会とフィードバック
【事前学習】成果発表プレゼンテーションの準備をする （2時間）
【事後学習】各自でこれまでの授業内容の振り返りを行う （2時間）
【授業形態】対面授業
その他
教科書 使用しない
参考書 Roberto Tamassia (編集), Handbook of Graph Drawing and Visualization, Chapman and Hall/CRC, 2013
成績評価の方法及び基準 授業参画度:各回の議論への参加状況に基づいて評価する。(100%)
オフィスアワー 随時受け付ける。授業時に伝えるメールアドレスにてアポイントを取ること。

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