北里大学未来工学部
Web Syllabus(講義概要)
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ネットワーク科学
英文名 Network Science
科目概要 データサイエンス学科３年後期、３群科目、選択、講義、2単位
科目責任者  鎌田　真由美
担当者 (※は実務経験のある教員) 鎌田　真由美、河野　信
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　情報通信ネットワーク

授業の目的

遺伝子制御や細胞内シグナル伝達など、生命現象を担う複雑な関係性はネットワークと考えることができる。本講義ではネットワークとその基本に関する基礎知識と応用事例について学ぶ。

教育内容

ネットワーク科学の歴史からグラフ理論の基礎とネットワークの基本性質について学び、発展として生命科学におけるネットワーク科学、感染症での応用について学ぶ。

教育方法

毎回内容に関する資料を配布し、理解を深めるためにパワーポイントおよびPythonスクリプトを用いた講義を行う。また理解を深めるために項目に応じて数回程度の演習を行い、知識の定着を図る。
課題に関する模範解答を作成し、受講者全員に配布する。また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。

卒業・学位授与の方針と当該科目の関連

DP4、DP5

授業内容(シラバス)

回 項目 内容 担当者 日時
1 ネットワーク科学とは ネットワークの歴史と科学との関わりについて理解する 鎌田　真由美
 9/8③
2 ネットワークとグラフ理論１ グラフとネットワーク、次数、隣接行列について理解する 鎌田　真由美
 9/15③
3 ネットワークとグラフ理論２ 多重グラフ、重み付きグラフ、二部グラフについて理解する 鎌田　真由美
 9/29③
4 ネットワークとグラフ理論３ 最短距離と最短経路、直径、平均経路長について学び、演習により理解を深める 鎌田　真由美
 10/6③
5 ネットワーク構造の指標 密度、連結性、クラスター係数について学び、演習により理解を深める 鎌田　真由美
 10/13③
6 ネットワークの中心性 中心性について理解する 鎌田　真由美
 10/20②
7 ネットワークの探索 経路探索について学び、演習により理解を深める 鎌田　真由美
 10/20③
8 ネットワークの類似性 構造の類似性、クラスタリングについて、サンプルデータを用いた演習により理解する 鎌田　真由美
 11/10②
9 ランダムネットワーク１ 次数分布、ランダムネットワークモデルについて理解する 河野　信
 11/10③
10 ランダムネットワーク２ ランダムネットワークとスモールワールドについて理解する 河野　信
 11/17③
11 スケールフリーの性質１ べき則とスケールフリーネットワーク、ハブについて理解する 河野　信
 11/24③
12 スケールフリーの性質２ べき指数の役割、任意の次数分布を持つネットワークについて学び、演習を通して理解を深める 河野　信
 12/1③
13 ネットワークの頑健性 ノード削除とネットワークの頑健性について学び、演習により理解を深める 河野　信
 12/8③
14 感染症とネットワーク 感染症研究におけるネットワークの応用事例について理解する 河野　信
 12/15③
15 生命科学とネットワーク 生命科学研究におけるネットワークの応用事例について理解する 鎌田　真由美
 12/22③
No. 1
項目
ネットワーク科学とは
内容
ネットワークの歴史と科学との関わりについて理解する
担当者
鎌田　真由美
日時
9/8③
No. 2
項目
ネットワークとグラフ理論１
内容
グラフとネットワーク、次数、隣接行列について理解する
担当者
鎌田　真由美
日時
9/15③
No. 3
項目
ネットワークとグラフ理論２
内容
多重グラフ、重み付きグラフ、二部グラフについて理解する
担当者
鎌田　真由美
日時
9/29③
No. 4
項目
ネットワークとグラフ理論３
内容
最短距離と最短経路、直径、平均経路長について学び、演習により理解を深める
担当者
鎌田　真由美
日時
10/6③
No. 5
項目
ネットワーク構造の指標
内容
密度、連結性、クラスター係数について学び、演習により理解を深める
担当者
鎌田　真由美
日時
10/13③
No. 6
項目
ネットワークの中心性
内容
中心性について理解する
担当者
鎌田　真由美
日時
10/20②
No. 7
項目
ネットワークの探索
内容
経路探索について学び、演習により理解を深める
担当者
鎌田　真由美
日時
10/20③
No. 8
項目
ネットワークの類似性
内容
構造の類似性、クラスタリングについて、サンプルデータを用いた演習により理解する
担当者
鎌田　真由美
日時
11/10②
No. 9
項目
ランダムネットワーク１
内容
次数分布、ランダムネットワークモデルについて理解する
担当者
河野　信
日時
11/10③
No. 10
項目
ランダムネットワーク２
内容
ランダムネットワークとスモールワールドについて理解する
担当者
河野　信
日時
11/17③
No. 11
項目
スケールフリーの性質１
内容
べき則とスケールフリーネットワーク、ハブについて理解する
担当者
河野　信
日時
11/24③
No. 12
項目
スケールフリーの性質２
内容
べき指数の役割、任意の次数分布を持つネットワークについて学び、演習を通して理解を深める
担当者
河野　信
日時
12/1③
No. 13
項目
ネットワークの頑健性
内容
ノード削除とネットワークの頑健性について学び、演習により理解を深める
担当者
河野　信
日時
12/8③
No. 14
項目
感染症とネットワーク
内容
感染症研究におけるネットワークの応用事例について理解する
担当者
河野　信
日時
12/15③
No. 15
項目
生命科学とネットワーク
内容
生命科学研究におけるネットワークの応用事例について理解する
担当者
鎌田　真由美
日時
12/22③

到達目標

グラフ理論の基礎を理解し、各種ネットワークの性質について理解できるようになる。線形代数や確率論がどのように利用されているかを知る。

評価方法

期末試験（60%）と講義内の演習課題（40%）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：講義中に指定する次回講義内容について教科書を読み、疑問点を明らかにしておくこと。
復習：講義内演習課題について解答を作成し、次回講義で説明する模範解答と比較・検討する。

備考・その他

【科目ナンバリング：FU301-DM03】
【関連科目：アルゴリズム】

教材

種別 書名 著者・編者 発行所
教科書 (なし)
参考書 ネットワーク科学: ひと・もの・ことの関係性をデータから解き明かす新しいアプローチ Albert-László Barabási（著）池田裕一（翻訳）他 共立出版
参考書 Pythonで学ぶネットワーク分析
ColaboratoryとNetworkXを使った実践入門		 村田 剛志 著 オーム社
教科書
書名
著者・編者
発行所
参考書
書名
ネットワーク科学: ひと・もの・ことの関係性をデータから解き明かす新しいアプローチ
著者・編者
Albert-László Barabási（著）池田裕一（翻訳）他
発行所
共立出版
参考書
書名
Pythonで学ぶネットワーク分析
ColaboratoryとNetworkXを使った実践入門
著者・編者
村田 剛志 著
発行所
オーム社