cs-15. 全体まとめ
(コンピューターサイエンス)
URL: https://www.kkaneko.jp/cc/cs/index.html
1
金子邦彦
謝辞:この資料では「いらすとや」のイラストを使用しています
情報工学の基礎から最新技術まで幅広くカ
バー.視覚的な説明
デジタルの基礎、プログラミング、データ
ベース、人工知能など、情報工学の主要分野を
振り返る.具体例をメインに説明.実践力アッ
プ.
プログラミングの基礎AIツールの活用
どの実践的な技術スキルに注目
未来展望AI,クラウドコンピューティン
グ,IoTなど、将来,最先端技術を学ぶ時のた
めの基礎と入門
2
情報工学の3つの魅
自分のアイデアを形にできる楽し
AI,仮想現実,IoT など、未来
技術のワクワク感
IT企業製造業など幅広い分野で
活躍し、夢を追求できる
3
情報工学はデジタル社会の
発展に欠かせない
4
オンラインでの交流・コミュニケ
ーション
動画配信、オンラインショッピン
グなどのデジタルサービス
膨大な情報の管理・処理
人間とAIの協働
自動運転、医療、教育など様々な
分野でのAI活用
2050年の未来予測と情報工学
5
経済産業省のレポート「未来人材ビジョン」(令45)によると
https://www.meti.go.jp/press/2022/05/20220531001/20220531001.html
デジタル化の継続
脱炭素
AIやロボットとの共生社会
日本の生産年齢人口の減少
2050年の未来ビジョン
高スキル職は増加
情報工学科専門的な知識スキルを身につけることで、未来
ITエンジニアという高スキル職で活躍し、社会に貢献しながら
分の夢を追求することができる
15-1 AIによる画像生成
6
演習
文章からの画像生成
ページ6,7
トピックス
文章からの画像生成
プロンプト
7
Demo Stable Diffusion 3 Medium
を試す
https://huggingface.co/spaces/stab
ilityai/stable-diffusion-3-medium
プロンプトを英語で入れて
Run」をクリック実行
思い通りの結果を得るためにプロ
ンプトを工夫する.
beautiful garden, small house,
many flowers, blue sky, clouds,
realistic, cinematic, landscape
vista photography, Ghibli
8
15-2 チャットボット(AIとの
対話,コミュニケーション)
9
演習
チャットボット
ページ10,11
トピックス
生成AIに作業を頼む
生成AIからアイデアや知識を
引き出す
10
演習
次は,チャットボットのChatGPT 3.5
11
https://chatgpt.com/
注意点:
秘密にしたい情報を投稿してはいけません.
AIの回答は完璧に正確というわけではあり
ません.
ChatGPT
AI による対話システム
文章処理(要約、推敲、翻訳)のほか、問答によ
学び、新たな視点を得ることができる
URL: https://chat.openai.com/
登録必要
AIの回答が間違っている場合がある(必ず根拠を
確かめよう)
秘密の情報やプライバシについて投稿してはいけ
大学のレポートなどは、学生自身の成果物を求め
いるので、AIの回答をそのまま提出してはいけない
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ChatGPT との問答の例① 質問
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ChatGPT との問答の例② プログラム作成
を頼む
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ChatGPT との問答の例③ ミスを探すこと
を頼む
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ChatGPT との問答の例④ 疑問に思ったこ
とを相談する
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ChatGPT との問答の例⑤ 勉強用に要点の
作成を頼む
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ChatGPT 利用上の注意点を再確認
AIの回答が間違っている場合がある:
AI は、不正確な回答を提供する可能性がある。提供される回
答は、参考にとどめ、必ず他の信頼性の高い情報源などを確
する。
秘密の情報やプライバシについての投稿:
個人情報や機密情報を投稿しないこと
自習などでの利用:
AIは、相談相手として、自習などに役立つ。しかし、AI の回
答をそのまま学校のレポートや宿題として提出してはいけま
せん。レポートや宿題は、学生自身の知識と理解を高めるた
めのもの。AIは参考として活用し、自分自身の考えや研究成
果など、自分の成果物を提出することが大切。
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15-3 デジタルの基礎
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ビットとデジタル化
コンピューターは、すべての情報を01の組み合わせで表
現(デジタル化)
一つの「0」または「1一ビット(Bitと呼ばれる
ビットは、情報の最小単位
0011010111101110101011 ・・・ 23ビットのデータ
20
文字はデジタルの2進数に変換
ASCII文字情報を数値で表現するためのもの
1つの文字を,7ビットで表現
英数字や記号、制御文字など128種類の文字を表現するこ
とができる
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NULL DEL SP P p
SOH DC1 A Q a q
STX DC2 B R b r
ETX DC3 C S c s
EOT DC4 D T d t
ENQ NAK E U e u
ACK SYN F V f v
BEL ETB G W g w
BSCAN H X h x
HT) EM I Y i y
ALF) SUB J Z j z
BVT) ESC Kk {
CFF) FS) Ll |
DCR) GS) Mm }
ESO RS) Nn ~
FSI US) O_oDEL
文字の7ビットを
16進数2桁で
示した表
画像と画素
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それぞれの格子が画素
画像
濃淡画像でのコード化
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画像の輝度の情報
例えば: 0,
暗い灰色 1,
明るい灰色 2,
のようにコード化
画素
: 8
高さ: 8 輝度が4段階の場合:
01 2 3
カラー画像の成分
R(赤)成分,G(緑)成分,B(青)成分で考える
場合
デジタル画像
各成分での「画素の明るさ」が数値化される
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R(赤)成分 G(緑)成分 B(青)成分
デジタルの基礎
コンピューターは、すべての情報を01の組み合
わせで表現(デジタル化
文字、数値、画像、音声など、すべてが2進数に変
換されている。
25
15-4 プログラミングの基礎
26
27
コンピュータは,プログラム
に従って動作
プログラムは,コンピュータ
に指示を出し,所定の作業を
遂行させる
コンピュータとプログラム
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プログラムを設計し作成する
プロセス(プログラミング)
は,創造的な活動
アイデアを形にできることが,
プログラミングの魅力
プログラミング
プログラム
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プログラムとは、コンピュータに実行させたい一連の手順
を記述したもの
プログラム起動により、手順を実行し,必要な処理を行
プログラム
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Python 言語を使って
ニューラルネットワーク
を作成.AIシステムを構築
プログラムは,コンピュータの動作を細かくコントール
プログラミングの目的
プログラムは,コンピュータに指示を出し,
所定の作業を遂行させる
複雑な作業も自動化し,効率化することが可
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Python プログラム
ソースコード
プログラム
実行結果
プログラミングで,自分のやりたいことを実現す
るために
AI支援
ChatGPTなどのAIチャットボットを使って、疑問点を質問し
たり、コードの説明を求めたりできる。
良いツールを自分で探求する
JupyterLabPython によるデータ分析,AIの試行ができる.プロ
グラムと結果を一つのページでまとめて管理できる
Visual Studio Code:豊富な拡張機能、ビジュアルな操作
Google Colaboratory:インストール不要,Python AI 活用が容
易な環境
YouTube 動画,オンライン学習サイト (trinket など)の活
ビジュアルプログラミングの Scratch
(https://scratch.mit.edu/) ブロックを組み合わせてプログラ
ミングを学ぶ 32
プログラミング
プログラムは,コンピュータに指示を与えるもの
複雑な作業も自動化できる
33
15-5 データベースの普及
34
データベース
35
データベースは、特定の主題について整理,保存,管理
されたデータの集合体
取引
計測
データ収集
記入
データベース
撮影 データ保存
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オンラインコミュニケーションでの
データ管理.機能がより便利に.
SNS(ソーシャルネットワーク)
投稿、ユーザプロフィール、「い
いね」、コメントの管理
電子メール
本文、添付ファイル、送信者、受信
者の管理
オンラインのチャット
ユーザ間のメッセージの管理
データベースの利用分野
①オンラインコミュニケーション
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リアルタイムで安全、便利なサービ
スの提供.
オンラインの取引
注文,支払い,配送状況問い合わせ
オンラインの銀行
送金,残高照会,融資申請
オンラインの予約
列車や飛行機などの座席予約
データベースの利用分野
②オンラインの取引
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人工知能での学習による上達:デー
タを使用し,学習を通じて知的能力
を向上.
ChatGPT などの対話型AI
(対話,自由なアイデア出し,
要約,翻訳など)
医用画像や自動運転での画像理解
(画像診断、物体認識など)
オンラインショッピングでの情報
推薦
(過去の履歴からの商品の順位付
けなど)
データベースの利用分野
③人工知能
データベースシステム
膨大なデータを整理し,必要な時にアクセスでき
るようにする「データベースシステム
オンラインコミュニケーション,オンライン取引,
人口知能(AI)など,社会を支える基盤である
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15-6 人工知能
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人工知能
人工知能は、コンピュータが知的な能力を持つこ
知能:思考や判断などの能力
知識:情報を扱う能力
学習:知的な能力が上達できる能力
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車両の発見・検知
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人工知能は,車両の場所と向き(前なのか後ろなのか)を素早
く発見できるようになってきた
Dlib を使用)
人や自転車などの,オブジェクトの発見・検知
人間の「目」の一部機能をコンピュータで再現.
画像の中のオブジェクトを,人工知能が発見・検知
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元画像 人工知能による読み取り結果
(DeepLabv3+ を使用)
人体の向き,ポーズの読み取り
写真やビデオから,人体の姿勢を読み取り
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翻訳を行うオンラインサービス
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DeepL URL: https://www.deepl.com/ja/translator
Web ブラウザで動く
人工知能
人工知能(AI)の究極の目標は、コンピュータで人間の知
能を模倣すること
学習、問題解決、パターン認識、対話などを行う
AIは、すでに、私たちの日常生活に深く浸透している
例: スマートフォンの音声アシスタント
自動運転車
生活と社会が大きく変化
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例:
・医療診断,個別化医療の実現
・自動運転技術,交通事故の減少
・言語の壁を越えたコミュニケーションの促進
15-7 3次元コンピュータグラ
フィックス
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Google
Earth の起動
Google Earth は,無料で利用可能なオ
ンラインの地球儀
ウェブブラウザで次の URL を開く
https://earth.google.com
Earthを起動」をクリック
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Google Earth の機能
写真 3次元コンピュータグラフィックス
写真+標高 地球儀 ストリートビュー
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Google Earth で「福山城」を検索したところ 50
51
視点移動は,マウス操作でできる
3次元コンピュータグラフィックスソフトウェア
Blender でできること
3次元のリアルな造形
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Blender PBR マテリアル
PBRマテリアルを使うと,このようなことも可能
3次元のリアルな造形
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元画像 Blender での
テクスチャマッピング
3次元コンピュータグラフィックスソフトウェア
Blender でできること
仮想空間の実現
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3次元コンピュータグラフィックスソフトウェア
Blender でできること
3D都市モデル(Project PLATEAU)福山市(2020年度)
建物のデータ頂点数: 4,321,085, 三角形ポリゴン数: 7,325,872
3次元コンピュータグラフィックスと仮想世界
3次元コンピュータグラフィックスにより,コン
ピューター上に,現実世界の再現,新しい世界の
造形が可能になった
ゲーム,建築,医療など、様々な分野で活用
Blender などのソフトウェアの普及.一般のパソ
コンでも可能.
55
15-8 情報セキュリティの重要
56
デジタル社会の特徴と影響
デジタル社会
57
情報の広範な流通と共有
個人が情報発信者に
技術革新による社会変革
情報の価値向上
フェイクビデオ
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AI の進化により,映像や音声の偽造が容易となり,それ
が事実かどうかの判断が難しくなっている
金子の顔 有名人の声,表情,
語り 金子がその有名人
そっくりで語りだす
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不正サイトへの誘導
電話連絡!
送金!
ウエブサイトへの
アクセス!
を求める詐欺行為
がある
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個人情報の保護とフィッシング詐欺から身を守るために、
怪しいメールやウェブサイトへのリンククリックしな
ように注意が必要です
有害なソフトウェア(マルウェア)の仕組み
侵入:メールの添付ファイル不正サイトからダ
ウンロード
感染:システムに潜伏
活動:個人情報の窃取、システムの破壊など
拡散:他のデバイスやネットワークに感染を拡大
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情報セキュリティへの心がけ
デジタル社会において情報セキュリティは必要不可欠であ
る。
パーソナルな情報の保護: 個々人の情報は重要な資産であ
り、各自が尊重し、守る責任がある。
不正アクセスの防止: オペレーティングシステムのアップ
デート(更新)などの対策が大切である。
データバックアップ: データの消失を防ぐために、定期的
なバックアップを行うべきである。
社会的なルールの理解と遵守: マナーを理解し、遵守する
ことが重要である。
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15-9 展望
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コンピューターサイエンスは,私たちの社会と生
活を変える力を持つ
情報工学分野を学ぶことで「未来を創る」ための
力を持つことができる
情報工学の未来技術(大学の授業で学ぶ)
人工知能(AI),クラウドコンピューティング
IoTInternet of Things,もののインターネット)サ
イバーセキュリティ,通信技術,仮想現実 など
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総合的な技術知識 AI、3次元グラフィッ
クス、データベース、セキュリティなど
実践的スキルと問題解決力の向上:プログ
ラミング、チャットボット活用などの実践的ス
キル
技術の社会的影響と倫理的視点:情報技術
が社会や産業に与える影響、技術者としての責
任を理解
キャリア展望と創造的思考:技術革新がも
たらす将来の可能性、未来社会の課題解決に向
けた創造的思考力の向上
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今回の授業の意義と満足感