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モデリングシミュレーション入門

お知らせ


科目名モデリングシミュレーション入門 [ シラバス ]
http://ilab.sfc.keio.ac.jp/2005/autumn/modeling/

 私たちはふだん物事を理解するときに、頭の中に自分なりのモデルをつくり、それをもとに理解しています。日常生活だけでなく、科学や創作の分野でも、同様にモデルが重要な役割を果たしています。モデルをつくるには、対象から本質的に重要だと思う部分を抜き出して記述するのですが、この作業のことを「モデリング」(モデル化)といいます。モデリングを通じて、その対象についての理解を深めることができ、また他の人とのコミュニケーションにも役立ちます。
 そして、モデルの理解を深めるための方法として「シミュレーション」という方法があります。シミュレーションとは、モデルの設定を変えることで、その振舞いがどのように変化するかを観察することです。シミュレーションを行うことにより、複雑なモデルや大規模なモデルの理解が容易になり、また、その世界を体験的に理解することができるようになります。
 本講義では、モデリングとシミュレーションについて、その基本的な考え方と最先端の話題を紹介します。また、各自のノート型パソコンで実際にシミュレーションを体験することで、その面白さと可能性を味わってほしいと思います。


担当者 井庭 崇
授業期間2005年秋学期 金曜日3時限
授業レベル 学部
参考文献 参考文献リスト


授業ビデオとマテリアル
受講したい回をクリックしてください。
第01回2005/09/30 イントロダクション
- 講義資料(PDF)
授業の全体像と目標を提示します。また、私たちが物事を「わかる」という
のは、
どのようなことかについて考えます。まず、形式知における「わかる」と
は、「分
ける」ことであり、モデリングと関係が深いといえます。また、暗黙知にお
ける
「わかる」とは、「体験して納得する」ことであり、シミュレーションと関
係が深
いといえます。


第02回2005/10/07 モデルによる思考とシステム論
- 講義資料(PDF)
モデリング(モデル化)とは、対象を、ある分け方に従ってモデルに写し取る
ことで
す。このとき得られたモデルを操作・分析することで、もとの対象に対する
理解を
深めることができます。さらに、システム論の果たす役割とその変遷につい
ても解
説します。 


第03回2005/10/14 非線形とカオス
- カオス演習説明資料(PDF)
- 講義資料(PDF)
複雑現象の興味深い例として、「カオス」について取り上げます。カオスと
は、
「規則に従っているにもかかわらず、不規則な振舞いをする」現象のことで
す。シ
ミュレーションは、解析的に解くことができない/難しい問題に対するアプロ
ーチの
方法としても有効であることを理解します。 


第04回2005/10/21 非線形とカオス(2)
- 配布資料(PDF)
- 講義資料(PDF)
状態の観点からシステムを把握する「オートマトン」(状態機械)の考え方を
紹介し
ます。システムを把握する際には、そのシステムの状態の変化を理解するこ
とが重
要になります。多数のオートマトンをつなげたセル・オートマトンと、そこ
から得
られた「カオスの縁」の概念を紹介します。 


第05回2005/10/28 カオスの縁
- 講義資料(PDF)
シミュレーションとは、用意したモデルと初期条件からそのモデルを時間的
に展開
させることであり、それを通じてモデルの特徴についての経験的な知見を得
ること
ができます。現在の科学的研究において、シミュレーションが、理論を発展
させる
ための非常に重要な方法となっていることを理解します。実際に、空港の待
ち行列
シミュレーションを実行し、シミュレーションによる分析を体験します。 


第06回2005/11/04 シミュレーションによる理解
- 講義資料(PDF)
- 配布資料(PDF)
多くの要素が並行して動く「自律分散協調システム」について取り上げま
す。とく
に、そのシステム自らが、自らの秩序を形成する「自己組織化」について、
シミュ
レーションモデルを用いて理解します。 


第07回2005/11/11 自己組織化と隠れた法則性
- 講義資料(PDF)
最初ばらばらだったものがどのように秩序を形成していくのか、これは生命
を考え
る上でも、社会を考える上でも重要な問題です。また、自然界や社会におい
て全く
異なる現象の間に、隠れた法則性が見つかっています。それらは、どのよう
に同じ
法則性に行き着くのでしょうか。理論とシミュレーションによる体験の両面
から理
解します。 


第08回2005/12/02 成長するネットワーク
- 講義資料(PDF)
授業の内容に関係するゲストスピーカーによる講演を行います。 


第09回2005/12/16 講演
現実世界の構造や動きをモデル化するためのひとつの方法として、オブジェ
クト指
向の考え方を取り上げます。オブジェクト指向とは、対象となる世界におけ
る物理
的・観念的なモノを「オブジェクト」に写し取り、それを単位に世界モデル
を作成
していくという手法です。このオブジェクト指向の捉え方で、概念モデリン
グを行
う方法について説明します。 


第10回2006/01/06 オブジェクト指向と概念モデリング
- 講義資料(PDF)
シミュレーションの作成を体験します。授業で用いるツール(PlatBox 
Simulator 
および Component Builder)は、いわゆるプログラミング(プログラミング言
語に
よるソースコード記述)をせずに、コンピュータ・シミュレーションを作成
できる
ツールです。作成のためのチュートリアルガイドを配布し、それらを用いな
がら演
習を行います。 


第11回2006/01/07 シミュレーションデザイン演習(1)
- 講義資料(PDF)
引き続き、シミュレーションデザイン演習を行います。 


第12回2006/01/07 シミュレーションデザイン演習(2)
脳の仕組みを簡単にモデル化した「人工ニューラルネットワーク」を紹介し
ます。
学習の基本メカニズムについて理解します。


第13回2006/01/13 総括
進化の仕組みを簡単にモデル化した「遺伝的アルゴリズム」を紹介します。
適応と
進化の基本メカニズムについて理解します。



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