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B3-HW ガイダンスページ(対面/オンライン共通)
   
     
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授業最初の説明(対面授業版)CSA-B3HW-220926_F2F.pdf を読んでおいてください。
   
     
授業最初の説明(オンライン版)Guidance_B3C.pdf を読んでおいてください。
   
     
   
     
授業の解説とねらい(ビデオ)(レポート課題についての説明が含まれます)
   
     
ハードウェア実習のねらい : 役立つ知識をわかりやすく楽しく学ぼう
   
      アジアの小国である日本は、技術立国を確立し、科学技術とものづくりを連関させ大きな発展を遂げました。    
      この成功は、やがてアジアの新興国に波及し、わが国はしばし経済的低迷期を過ごしてきました。    
      しかし、このところ再び理工学分野やもの作りがクローズアップされ、先端技術分野を中心に復興の兆しが見受けられます。    
      この基盤となるのが物理、数学、コンピュータ・サイエンスなどの科学時術です。    
      その知識は、決して易しいものではありませんが、獲得すれば一生の財産として役だつものです。    
      難解に見える内容も実際に実験して、作ってみればわかるようになります。わかってくるとがぜん面白くなってきます。    
      この講義では、フーリエ変換をアドベンチャー・ワールドとして冒険します。これまで学習したことをアイテムとして駆使し、波動する物理現象を数学とコンピューターアルゴリズムで解き、具体的なシステムに実装して動作させます。    
      課題はチームごとに決定して最終日に発表します。高度な内容も、具体的な応用と実装経験を通して理解することができます。    
           
           
     
役に立つフーリエ変換、デジタル信号処理
   
     

フーリエ変換は、積分変換系の中でも非常に優れた、代表的なものです。ハードウェア実習では、ベクトルの直交を手がかりに、離散フーリエ変換(DFT)から高速フーリエ変換(FFT)に進みます。実装する64ポイントFFTは、携帯電話や無線通信のデジタル変調技術(OFDM)で使われているものです。

   
      DFTやFFTは、離散量の円状畳み込み積分の計算です。一方デジタルフィルタは、直線状畳み込み積分なので、より理解が容易です。よってフーリエ変換から、デジタルフィルタに攻め込んで、デジタル信号処理分野の基礎部分を踏破します。実際に作ってみれば原理は容易に理解できます。そして身についた知識は、実社会に出てからの、ハードウェア、ソフトウェアの研究、開発に役立ちます。    
     
   
           
     
数学理論をツールを駆使して直観的に理解
   
           
     

フーリエ変換に使う数学は、厳密に解くとけっこう難しく、式の計算にもかなりの時間がかかります。この実習では、数式の意味を直観的にイメージをして読み解いていくことに重点をおきます。本質を理解するのです。計算や検算は、フリーの数式計算ツールを使用して能率を上げ、グラフ表示でイメージを掴んでいきます。

   
           
     
行き詰らない反転学習
   
      数学の勉強は、ある点で行き詰るとそこから先に進めなくなります。にもかかわらず授業は、わかっていることを前提にどんどん先に進むので、ついていけなくなります。この演習の講義編では、すべての資料をサイトに公開してあります。また要所は、ビデオにしてありますから、わからないところや聞き逃したところを繰り返して勉強できます。これまでの自由課題発表例が収録してあります。    
           
     
予習、講義、実習、レポートの四ステップ
   
     

毎回、必ず資料に目を通し、ビデオを見て予習をしてきてください。疑問点は、事前にキーワードにまとめておき、授業のとき質問してください。講義部分は、基本的に板書方式にします。わかった"つもり"になったら、実習で具体的にシステムに実装します。このとき、あやふやな点は、バグとなって現れますから、知識の定着を検証することができます。最後がレポートで、これが復習となります。

   
      わからないから作れないのではなく、作ってみるからわかってきます。実験や演習や繰り返しによって身についてきます。
   
      それでは、フーリエの世界への冒険をはじめましょう。
   
           
     
予習について:予習復習サイトリンク
   
      第一回の授業の前に、以下の資料に目を通しておき、疑問、質問点をリストしたシンプルなレポートを作成しておいてください。    
      各自の理解度に応じて、進めていきたいと思います。場所は、TOPから、B3-CSAページを開き右側中段、情報科学、数学物理学関連導入    
      2.複素関数追補 ネイピア数,ラプラス変換とフーリエ変換の数学 の講義資料です。    
     
三上廉司 April 19th. 2020
   
     

 

   
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