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授業科目名 コンピュータシミュレーション 
科目英名 Computer Simulation 
開講年度 2019 
開講学科 2017年度情報システム学科入学生 
分野系列 ■専門科目 学科専門科目■選択 
学年 3年生 
学期 前期後半 
担当者

横井 利彰

単位数



科目概要
情報システム学科のカリキュラムポリシーの6に基づき、物理現象から社会現象に至るまでの問題解決案策定の有力手段の一つとして、コンピュータシミュレーション技術を中心に解説し、取り扱う問題を正確かつ迅速に解決する基本的能力を育成する。内容としては、「システムの主要因子抽出」、「因果関係の数学モデル表現」、「コンピュータ上での再現」、「パラメータ可変時の定性的・定量的挙動把握」、「意思決定者の判断材料としてのまとめ」について紹介し、課題を通じて指導する。また具体的な事例を取り上げ、プログラミングを通じて実践力がつくように指導する。
Under the article 6 in the curriculum policy of the Department of Information Systems, this course introduces concepts of analytic modeling and computer simulation, using projects drawn from multidisciplinary areas of computational engineering science. Models progress sequentially through problem statement, mathematical modeling, computer modeling, qualitative and quantitative property, summarization for decision makers. 
達成目標
・社会におけるコンピュータシミュレーション技術の活用範囲を理解し解説できる。
・物理シミュレーションについて、基礎原理を理解し解説できる。
・プロジェクト課題を通じて、シミュレーションの設定条件を策定し、部分的なプログラミングを通じて改良するとともに、定性的・定量的な挙動を可視化によりわかりやすく提示できるとともに、その現象の意味を考察して解説できる。 
成績評価
全授業への出席を前提とし、遅刻は0.5回の出席として扱う。また、プロジェクトの中間報告と最終発表は成績評価に必須で、これらを前提とする。その上で、以下の評価を行う。
授業時限内課題を25%、レポート課題を35%、プロジェクト作品の提出・発表を40%として評価する。
なお、14回の授業のうち5回以上の欠席がある場合には原則として評価対象としない。ただし、疾病等特別な事情がある場合には、そのことを証明できる書類を持参した際に配慮する場合がある。 
予習復習時間
紙資料あるいは授業支援システム等で提供される資料を読む予習と、授業で提示された演習問題を用いた復習を合わせ、
1時限分(100 分)の授業に対して4時間超の自学自習が必要(学則第18 条に基づく)である。
授業前には,授業計画に合わせて教科書等の該当する部分等を熟読すること。授業後には,取り扱った内容について課題に取り組み,あるいは学生同士でディスカッションするなどにより,理解を深めること。 
履修する上で
必要な条件
(前提とする
知識など)
「プログラミング基礎演習A」、「プログラミング基礎演習B」を履修済みであること。 
授業計画
第1回 シミュレーション技術の社会的役割と実例、レポート課題1 
第2回 連続系および離散系シミュレーションと適用範囲 
第3回 現象分析と因果関係仮説の策定(人口増加、高性能コンピュータ性能の変化) 
第4回 関係式の代数的解法、数式処理システムの基礎、レポート課題2 
第5回 関係式の代表的数値近似解法、数式処理システムとの特質比較 
第6回 連続系物理シミュレーションの基礎:移流拡散方程式の近似解法と可視化 
第7回 連続系物理シミュレーションの応用例研究:JBullet等による力学シミュレーション、レポート課題3 
第8回 離散系シミュレーションの基礎:イベントシミュレーションの考え方 
第9回 離散系シミュレーションの応用例研究:ディジタルシステムのシミュレーション技術 
第10回 複雑系のシミュレーション、プロジェクトグループ編成 
第11回 構成論的アプローチによるシミュレーション、プロジェクトグループ討議 
第12回 プロジェクト課題用プログラム解説、プロジェクトグループ討議 
第13回 シミュレーション技術の最前線、中間報告会、プロジェクトグループ討議 
第14回 プロジェクト作品発表会(グループ全員参加) 
オフィスアワー
前期後半: 火曜12:35-13:15と金曜12:35-13:15。その他を希望する場合にはyokoi@tcu.ac.jpに相談下さい。 
授業形態
講義+ディスカッション+発表会 
コース区分
授業の具体的
な進め方
講義と実習を基本の形式とし、必要に応じて議論を行うと共に、授業支援システム上で配布される独自授業教材等を用いてレポート課題、最終プロジェクト課題を遂行する。 
関連科目
コンピュータによるシミュレーションの基盤をなすプログラミング基礎力の育成科目として、「プログラミング基礎演習A」、「プログラミング基礎演習B」があり、構想の実現に必要なJava言語応用力の育成科目として「プログラミング演習B」、「システム開発演習B」がある。 
授業に持参
するもの
教科書
No 書籍名 著者 出版社 出版年 ISBN 備考
1. 『独自教材(授業支援システム資料、サンプルプログラムなど)』           
参考書
No 書籍名 著者 出版社 出版年 ISBN 備考
1. 『必要に応じて授業時に紹介する』           
学生への
メッセージ
 小テスト結果、提出レポートに関しては、提出期限(遅れ提出期限含む)後の次回講義でコメントをするほか、授業内での質問・意見への応答、構想発表会・プロジェクト作品発表会におけるコメント等を行う。
 コンピュータシミュレーション技術を理解して課題解決に利用するためには、対象となる現象を記述する数式や因果関係の正しい理解が重要であるため、微分方程式、線形代数等について充分に復習しておくことが望ましい。また、コンピュータシミュレーションでは、オブジェクト指向によって構築されたライブラリを用いることが多いため、円滑な学習のためには、オブジェクト指向プログラミングの一通りの実習経験を有していることが望ましい。 
その他・
自由記述欄
授業前には,授業計画に合わせて教科書等の該当する部分等を熟読すること。授業後には,取り扱った内容について課題に取り組み,あるいは学生同士でディスカッションするなどにより,理解を深めること。
この授業科目は、実務経験を有した教員が担当する。
実務経験の内容: 郵政省郵政研究所での大深度地下用リニアモータ電磁界解析,米国アルゴンヌ国立研究所でのAdvanced Photon Source部門でのSeptum Magnetの電磁界解析と超並列計算機活用
実務経験をどのように生かしているか: コンピュータシミュレーション技術の社会的意義・有限要素法の原理・活用事例,およびシミュレーションを支える超並列計算基技術の動向の解説を行う. 
参考URL
画像ファイル
更新日付  


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