Web Syllabus(講義概要)
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生命系の情報理論
英文名Information Theory for Biological System
科目概要データサイエンス学科2年後期、3群科目、選択、講義、2単位
科目責任者 岡 浩太郎
担当者(※は実務経験のある教員) 岡 浩太郎※
講義室

教員免許取得のための必修科目

科目教科及び教科の指導法に関する科目(高等学校 情報)
各科目に含めることが必要な事項
  • 教科に関する専門的事項コンピュータ及び情報処理(実習を含む。)

授業の目的

生命系のデータサイエンスで扱う対象である、遺伝コード、タンパク質、神経細胞の発火などについての定量的な理解を行うために、生命系を対象とした情報理論の基礎を理解する。

教育内容

情報の数量的認識、ノイズのない伝送路における情報伝達、ノイズのある伝送路における情報伝達、連続情報と信号空間、遺伝コード、タンパク質の情報密度について講義を行う。

教育方法

板書とパワーポイントを併用して講義形式で進める。また、適宜課題を課すことにより理解の定着を図りながら講義を展開していく。
課題に関する模範解答を作成し、受講者全員に配布する。

卒業・学位授与の方針と当該科目の関連

DP4

授業内容(シラバス)

項目内容担当者日時
1情報処理システムとしての生命生命システムでの情報伝達とそれを定量化のための基礎について講義する。岡 浩太郎
9/9②
2情報の数量的認識1情報量とエントロピーについて講義する。岡 浩太郎
9/16②
3情報の数量的認識2条件付エントロピーと相互情報量について講義する。岡 浩太郎
9/30②
4情報の数量的認識3情報源とそのモデルについて講義する。岡 浩太郎
10/7②
5ノイズのない伝送路における情報伝達1
ノイズのない離散伝送路について講義する。岡 浩太郎
10/14②
6ノイズのない伝送路における情報伝達2
ノイズのない伝送路の容量について講義する。岡 浩太郎
10/21②
7ノイズのない伝送路における情報伝達3符号化による冗長度の除去について講義する。岡 浩太郎
10/28②
8ノイズのある伝送路における情報伝達1ノイズのある離散伝送路の容量について講義する。岡 浩太郎
11/4②
9ノイズのある伝送路における情報伝達2誤り符号訂正の仕組みについて講義する。岡 浩太郎
11/11②
10ノイズのある伝送路における情報伝達3
様々な誤り符号訂正の方法について講義する。岡 浩太郎
11/18②
11連続情報と信号空間1連続信号とエントロピーについて講義する。岡 浩太郎
11/25②
12連続情報と信号空間2信号空間の構成について講義する。岡 浩太郎
12/2②
13連続情報と信号空間3連続伝送路の信号空間について講義する。岡 浩太郎
12/9②
14遺伝コードの情報遺伝子が担う情報量とその特徴について講義する。岡 浩太郎
12/16②
15タンパク質の情報密度とまとめ情報理論から見たタンパク質の関わる情報処理、講義全般の振り返りを行う。岡 浩太郎
12/23②
No. 1
項目
情報処理システムとしての生命
内容
生命システムでの情報伝達とそれを定量化のための基礎について講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
9/9②
No. 2
項目
情報の数量的認識1
内容
情報量とエントロピーについて講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
9/16②
No. 3
項目
情報の数量的認識2
内容
条件付エントロピーと相互情報量について講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
9/30②
No. 4
項目
情報の数量的認識3
内容
情報源とそのモデルについて講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
10/7②
No. 5
項目
ノイズのない伝送路における情報伝達1
内容
ノイズのない離散伝送路について講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
10/14②
No. 6
項目
ノイズのない伝送路における情報伝達2
内容
ノイズのない伝送路の容量について講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
10/21②
No. 7
項目
ノイズのない伝送路における情報伝達3
内容
符号化による冗長度の除去について講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
10/28②
No. 8
項目
ノイズのある伝送路における情報伝達1
内容
ノイズのある離散伝送路の容量について講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
11/4②
No. 9
項目
ノイズのある伝送路における情報伝達2
内容
誤り符号訂正の仕組みについて講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
11/11②
No. 10
項目
ノイズのある伝送路における情報伝達3
内容
様々な誤り符号訂正の方法について講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
11/18②
No. 11
項目
連続情報と信号空間1
内容
連続信号とエントロピーについて講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
11/25②
No. 12
項目
連続情報と信号空間2
内容
信号空間の構成について講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
12/2②
No. 13
項目
連続情報と信号空間3
内容
連続伝送路の信号空間について講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
12/9②
No. 14
項目
遺伝コードの情報
内容
遺伝子が担う情報量とその特徴について講義する。
担当者
岡 浩太郎
日時
12/16②
No. 15
項目
タンパク質の情報密度とまとめ
内容
情報理論から見たタンパク質の関わる情報処理、講義全般の振り返りを行う。
担当者
岡 浩太郎
日時
12/23②

到達目標

様々な生命現象を情報理論の言葉で定量的に説明できるようになる。情報を数理的に扱う方法について理解すると共に、分子レベルでの生命システムに情報理論を適用する手法が理解できるようになる。

評価方法

講義内での課題(40%)と試験(60%)の結果から総合的に評価する。

準備学習(予習・復習等)

【講義時間外に必要な学修時間:60時間】
予習:事前に配布する講義資料から、理解の難しそうな箇所や疑問点を明らかにする。
復習:講義中に出題する課題について解答を作成し、講義後に配布する模範解答と比較・検討する。

備考・その他

講義に関する質問はメールや対面で個別に対応すると共に、重要な質問に関しては受講者全員で共有する。
【科目ナンバリング:FU301-FM02】
【関連科目:ライフサイエンスⅠ、情報の基礎】

実務経験の授業への活用方法

(岡)企業研究所での神経科学研究経験をもとに、神経細胞での情報伝達を定量することなどの実例を通じて生命系の情報理論の考え方について解説する。

教材

種別書名著者・編者発行所
教科書配布資料あり
参考書情報理論(改訂版) (基礎物理学選書 15)
シャノンの情報理論入門
生体系と情報理論
佐藤洋
高岡詠子
Gatlin
裳華房
講談社
東京化学同人
教科書
署名
配布資料あり
著者・編者
発行所
参考書
署名
情報理論(改訂版) (基礎物理学選書 15)
シャノンの情報理論入門
生体系と情報理論
著者・編者
佐藤洋
高岡詠子
Gatlin
発行所
裳華房
講談社
東京化学同人