講義

量子力学特論内容

量子通信理論特論

Quantum Mechanics

2単位

Quantum Communication Theory

2単位

この講義では量子力学の基礎的概念と物理的意

情報を運ぶ媒体の物理的な性質を考慮に入れて味について説明する。ここで取り上げる事項を学通信システムをデザインするための方法についてぶことによって、量子物理学を用いるいろいろな学ぶ。量子力学の初歩的な知識をまとめた後、変分野に進むのに必要な知識を得ることができる。

調された信号や受信機を量子力学的に記述する方法を学ぶ。その記述法を使いながら、受信機の最適設計のための基準とその解析方法を学ぶ。講義

統計物理特論期間の最後には、具体的な通信モデルを想定して、

Statistical Physics

2単位量子通信理論によって設計した通信システムと古典理論で設計したそれとの比較が行われる。本講

統計物理学の講義。物体は気体といえども無数の義によって、量子通信理論を通信システムを設計

元素の集まりであり、また金属中の自由電子の振するための理論として、より深く理解できるようる舞いは自由電子気体として取り扱うことが可能になるだろう。

である。気体に関する法則、比熱に関する法則、
黒体放射、ブラウン現象を原子・分子・電子の運動から求めていく。 1．気体の統計力学

2．

統計物理学の基礎

4．

3．統計物理学の応用

量子コンピュータ特論
Quantum Computation

2単位量子コンピュータの実現に向けて考案されて輸送現象

いる情報理論的技術やその周辺のトピックスを扱う。特に量子計算では量子特有のノイズに抗して

量子情報セキュリティー特論
Introduction to Quantum Cryptography

2単位

物理的な原理を利用することで、情報を悪意

量子状態を制御する必要がある。そのために量子誤り訂正符号が提案されているが、これを理解す
ることを第一の目的とする。

のある者から守るための新しい技術が生み出される。本講義では、そのような暗号技術を理解するために必要な数学や物理学から解き始め、光通信

量子情報数理特論
Mathematical Methods of Quantum Information

2単位のための量子暗号技術の初歩的な理解に達することを目標とする。期間の前半では、共通鍵暗号、ストリーム暗号、疑似乱数、情報理論、などをキー

量子ガウス状態を厳密に定義しその性質を解析する。

ワードとしながら、数理に基づく暗号技術についまた、そのための準備として線形代数、関数解て学ぶ。後半では、光が本質的に持つ雑音の性質

析について概説し、無限次元空間を扱うための基に係る知識をまとめた上で、光通信のための量子礎的な技術の習得を目指す。

暗号技術について学ぶ。そこでの中心的な話題は
光通信量子暗号Ｙ００である。

69

学則・規程

熱力学の法則を原子・分子の運動から説明する

幅変調を理解し、多元接続の詳細について学ぶ。最光通信ネットワーク特論
Optical Communication Networks

先端の通信システムに組み込まれる技術である直交周
2単位

近年、光ファイバによる情報通信のブロードバ

波数分割多元接続や空間分割多元接続につても、その原理を学習する。

ンド化により、情報通信のネットワークはその形態を大きく変化させつつあり、特にコンピュータ
システムとネットワークの融合によってインター
ネットに代表される新しい情報ネットワークが出

マルチメディアシステム
Multimedia Systems

2単位

現している。そこで本講義は、情報ネットワーク

言語、音声、映像に代表されるメディアは、人を支える基礎技術であるネットワークアーキテク間が情報や意思などを他人との間で授受するため

チャとプロトコルについて説明する。まず、階層の手段として、不可欠な存在である。本講義では、

化アーキテクチャの概念を説明し、物理層からア

人間の五感に対応する様々なメディアを情報とい

プリケーションまでの各層の役割および連携につう観点から統一的に扱うことにより、そこで必要いて理解できるようにする。同時にネットワークとなる基本的概念、技術について解説し、それら内の通信トラフィックの定量的な評価を行うための応用システムについても概説する。

の通信トラフィック理論についても説明し、情報
ネットワーク内をどのように情報が伝送、処理されているかの理解を深める。

ファジィ情報論
Fuzzy Set Theory

ファジィ理論は人間の主観や思考過程を定量的

確率過程特論
Theory of Random Process

2単位

2単位

に取り扱う手法としてファジィ集合を考えたことから始まっており、
このファジィ理論を用いて「あ本講義は情報科学の基本となる情報や信号の確率

いまいさ」を含む人間の知識や経験をシステムに的振る舞いを解析する数学的な手法を初歩的な概念

組み込むことがあらゆる領域で考えられる。本講から高度な応用までを説明する。情報を表す事象とし義では、あいまいさと広くソフトコンピューティての記号や信号が時間的に独立の場合、それらは比ングに関連する内容について丁寧に説明する。ソ較的単純な確率論で解析可能であるが、事象が時間

フトコンピューティングの基礎から応用までを対的に変化する場合は確率過程と呼ばれる高度な数学

象にしており、ファジィ理論、ニューラルネットが必要となる。特に、通信ネットワークや金融工学におワーク、遺伝的アルゴリズム、カオス、フラクタ

いては、そのような解析技術が必須となる。また、量ルなどの基礎研究、あるいはこれらを応用した感子情報科学の基盤と密接に関係する。以上の内容を性情報処理、色彩情報処理、認知科学、言語処理、

基本概念と演習を繰り返すことによって修得することをヒューマンインタフェースなどの関連分野の研究目指す。

と技術についても触れる。

ディジタル通信システム特論
Digital Communication Systems

ダイナミカルシステム
2単位

Dynamical System

2単位

まずはディジタル通信の基礎である振幅シフトキーイン

天気や株価、生態系、渋滞など、私達はダイナ

グ、周波数シフトキーイング、位相シフトキーイングの概ミック（動的）に変動する様々なものに取り囲ま念を修得する。続いて多値変調の代表である直交振

れて生きている。まだ理解することが不可能な現70

象も身近にたくさんあるが、ここでは単純な数式

ヒューマンインタフェースについても触れる。

で複雑な変動を説明できるいくつかの現象を紹介していく。ここでは、数学的に厳密な解を導出するための技術ではなく、身近なダイナミカルシス
テムの例を通じて、微分方程式の振舞いを定性的暗号と符号理論特論
Theory of Cryptography and Codes

2単位

ディジタル情報社会では、情報ネットワークに理解するための技術を習得する。

を通して様々な情報をやりとりすることで日々の活動の効率化を図っている。このディジタル情報

神経情報処理Neuroinformatics

2単位

社会を安心して活用するためには、情報を正確に送受信するとともに、伝送中にその情報が第三者へ漏洩しないことが求められる。前者を実現する

報を効率的に抽出し、適切に意思決定するように、技術が符号化技術であり、後者は暗号技術により経験を通して学習する能力を持っている。現存す

支えられている。この講義では、前半で符号理論

るコンピュータには、到底実現できない能力であおよび暗号理論の基礎となる数理について解説する。知覚や行動における様々な興味深い現象を紐る。つづいて後半では、いくつかの具体的な方式

解きながら、その脳内メカニズムを探る。

について言及する。

システムシミュレーション工学

応用確率特論

System Simulation for Engineering

2単位

Applied Probability Theory

2単位

理工系の全ての開発・研究において、モデルに様々な情報をディジタル化して処理・蓄積・伝よるシミュレーションは欠かすことのできない手送するティジタル情報社会では、情報の効率的か法となっている。本講義は対象とするシステムのつ信頼できる伝送および蓄積を実現するために多モデルを作成し、そのモデルに従って、システム

くの場面で情報圧縮技術、誤り制御技術の特性解の解析、設計等を行うシステムシミュレーション

析が重要な役割を果たしている。この講義では、技法の知識とスキルを身につけることを目標とす

この情報圧縮技術、誤り制御技術を支える理論体

る。具体的には、微分方程式モデルの構築を行い、系である情報理論について学習する。

解析解による手法と数値解（シミュレーション）

前半では情報理論の基礎である確率論を復習し、続いてエントロピーの基本的な性質についてによりその解を求める手法を学ぶ。

解説する。後半では、ディジタル情報の圧縮および誤り制御に関する基本定理を示し、いくつかのヒューマンインタフェース特論
Human Computer Interaction

2単位

具体的な符号化法を取り上げ、その諸特性について言及する。

ヒューマンインタフェースの考え方の「基礎から応用」までを新しい研究成果をまじえてわか
りやすく解説する。ヒューマンインタフェースの設計上で重要になる認知科学的な基礎や認知工学

ロボット工学特論
Advanced Robotics

2単位の考え方について学び、さらに入力装置や表示装

ロボットは、自動車の組立、塗装、ICの実装な置のヒューマンインタフェース設計、およびコンど生産現場で広く用いられている。現在、自動運

ピュータシステムやソフトウエア設計における転のロボット・カー、福祉・介護用のロボット・スー

71

学則・規程

人や動物の脳は、膨大な情報の中から重要な情ツ、空港や駅で用いる運搬サービス・ロボットなどが研究開発され、様々な分野での活躍が期待されている。

先端センサ工学
Advanced Sensor Engineering

2単位

本講義では、ロボットの歴史と現状、ロボットのメ

科学や工業技術の発展には、すべての分野で計

カニズム、 順 運 動 学とヤコビ行 列、ロボット制 御、

測技術が不可欠である。計測によって製品の高品

マニピュレータ、移動ロボットなどについて学ぶ。

質化、人的な省力化、危険の回避などが可能になるなど、その効果は計り知れないものがある。特に、計測によって資源の無駄が省かれ、環境問題

回路網理論特論
Advanced Network Circuit Theory

2単位の解決の一助にもなっている。センサは、計測や制御システムにおいて外界からの物理的あるいは電気回路は、電気・電子・情報・通信全般の化学的な情報を電気信号に変換する働きをする。

基礎をなす重要なものである。本講義は、電気回

本講義では、まずセンサと電子計測の基礎的な部

路を一通り修得した後に、回路設計および解析に分を学ぶ。そして、物理量や機械量を測定する基おいて必要な各種回路網の解析と合成に関する手本的なセンサ素子について学び、センサ素子を応法、および過渡現象の解析方法を理解して、実際用したセンサシステムについて学ぶ。また、光のに使いこなせるようになることを目標とする。まず、散乱やマイクロマシン（MEMS）を用いた最新の線 形 回 路と非 線 形 回 路、 受 動 回 路と能 動 回 路、

センサについても学ぶ。

二端子網と多端子網、集中定数と分布定数などの回路網解析法の概要を学ぶ。そして、個別の具体的な理論について演習を交えて学んでいく。 後半
では、ラプラス変換によって与えられる回路網関数

システム制御工学特論
System Control Engineering

2単位などを用いて、回路網の性質、周波数応答特性、

古典制御理論の復習 フィードバック制御、伝回路網の合成(設計)方法を学ぶ。次に、フィルタと達関数、根軌跡、現代制御理論の考え方 状態方分布定数線路について学ぶ。

程式、状態フィードバック、安定性、可制御性、
可観測性、最適制御 知的制御システム ニュー
ロ、ファジイによる制御、ロボットの制御

先端メカトロニクス
Advanced Mechatronics

2単位

知能システム論
メカトロニクスは、機構学、電気・電子工学、Intelligent Systems

2単位

計算機工学、制御工学などの基盤技術を組み合わせた融合技術である。われわれは、デジタルカメ「知能とは何か？」をコンピュータを用いた情ラ、ＰＣ、ブルーレイレコーダ、エアコン、電子報処理の観点から考える。従来の記号論的人工知

レンジ、自動改札機など、様々なメカトロニクス

能を越えて、「知能とは何か？」「人とは何か？」と機器に囲まれて生活をしている。本講義では、メ

いったことを考える。本講義では特に、ヒトの脳カニズム、アクチュエータ、センサ、コントローの情報処理に焦点を当て、ヒトが持つしなやかなラなど要素技術と、最近のメカトロニクス機器に知能の本質に迫る。課題文献研究において予め指用いられている最新技術について学ぶ。

定した最新研究文献に関する議論を受講者が中心となり行うことで、文献調査や文献解読の手法を学ぶとともに、他の受講者とともに討論を行う。

72

解するのに必要な解析の道具の習得を目指す。

生体分子情報論
Information Processing in Biological Systems 2単位関数方程式特論
生体系は、その働きを維持するために複雑で洗練された機能を持っており、これは基礎的な分子

Functional Equations

2単位

レベルから組織・器官レベルへと階層的に構成さ常微分方程式の線形理論を中心に学ぶ。また、れている。この生体の機能を最近の研究成果を取

偏微分方程式の境界値問題にも触れ、常微分方程

り入れながら分子レベルのメカニズムに焦点をあ式との関連を学ぶ。

て周辺知識や最新の実験技術とともに紹介する。
またこれら生体系の優れた情報処理・制御システ
ムの先端テクノロジー（制御工学・ロボット工学・

幾何学特論
Advanced Course of Geometry

2単位

情報科学など）への基礎的な応用も視野に入れる。
様々な幾何学の話題を学ぶ。学部では簡単で面白い幾何学を学んだが、大学院では難しく面白い

ニューロコンピュータ
Computational Neuro-sience and Neuro-computer 2単位

幾何学も学ぶ。中には代数学や解析学などの他分
野の数学を活用して幾何学を理解する話題や、また逆に幾何学を活用して代数学などの他分野を理報を効率的に抽出し、適切に意思決定するように、解する話題もある。一見無関係な分野が協力する経験を通して学習する能力を持っている。現存すことがあるのは数学の醍醐味の一つであるため、るコンピュータには、到底実現できない能力であこのような話題にも積極的に触れる。

る。この能力を実現するメカニズムは未だベールに包まれている。しかし、少なくともその一端を担っている脳の計算の仕組みは明らかになっている。ここでは、それらを工学的に応用したいくつかの計算アルゴリズムについて学ぶ。

技術者倫理論
Ethics for Engineers

2単位「技術者倫理」は工学における新しい知の領域である。技術の進展は、人間に可能な行為を拡大させるとともに、社会や環境に大きな影響を与え

解析学特論
Analysis2単位てきた。技術者は、その技術の開発において、技術と社会の関係、技術に関する制度・組織のあり

不動点定理は、主に非線形関数を扱った各種問方を常に考える必要がある。個々の技術者や企業

題の解の存在やその近似に用いられる。各種問題や組織はどのように行動すべきかについて理論とは、たとえば、微分方程式の初期値問題や境界的・総合的に考察し、倫理的な問題を生ずること

値問題、数理経済学の一般均衡問題などである。

のないように、それらの成果を社会に反映させな

不動点とは、写像によって動かない点をいう。こければならない。ABETやJABEEの中でも明記さの不動点の存在や近似を扱った定理が、先のようれており、技術者倫理の課題は多い。講義は、院な非線形問題の解の解析に適用される。

生による内容説明によって進められるので、毎回本授業では、さまざまな不動点定理を紹介する。

事前準備（予習）が求められる。

また、不動点定理が非線形問題にどう適用されるかも見る。これらの理解のため、まずは基本的な関数解析の知識を説明する。不動点定理とその応用を理

73

学則・規程

人や動物の脳は、膨大な情報の中から重要な情産業財産権特論
Industrial Property

技術英語プレゼンテーション
2単位Technical English Presentation

2単位工学系技術者として、産業財産権の知識･実践

技術的な内容を英語でプレゼンテーションする力はこれから必須となる。自分のアイディアによ方法を学ぶ。事例となる論文について、その内容

る財産権を法に則って的確に主張できるようになのポイントを読み取り、それを相手に的確に伝えると共に、他者の権利を尊重することができるよ

るために何を表現するべきか、科学者・技術者のうになることが重要である。それらを踏まえ、創視点から指導する。

造的な技術開発を目指すことができる技術者として社会に貢献することを学ぶ。

受講者は自分の領域の代表的な論文を資料として、それを講師の指導をうけつつ理解し、自身で発表して後に改善の指導を受ける。指導は、スラ
イドの作り方、ポイントの置き方、英語の表現、

インターンシップ
Internship

2単位

1年次の、主として夏休みに2 〜 3週間実施する

さらに他者の発表に対する質問のポイントの見つけ方など、発表者だけでなく聞いて議論する立場
での方法も含まれる。

科目である。短い期間ではあるが、学外の生産工場や研究施設などで、第一線の技術者の指導を受けることにより、仕事に対する心構えや、生きた技術というものが如何なるものかを学ぶことができる。そして、自分の適性に気づき、将来のキャリアに必要なスキルやノウハウ、人脈を得て、1
年次秋セメスター以降の学習と就職の方向性を決

電子情報工学特別講義ＡSpecial Lecture in Electronic and Information Engineering A 1単位

電子情報工学特別講義ＢSpecial Lecture in Electronic and Information Engineering B 1単位

める有力な判断材料となれば極めて意義のあるこ

電子情報工学に関する最近の動向などについて、とである。この学外での実習を通じて、大学の中外部の専門家を講師として招き、セミナー形式ででは経験できない心技一体の現場の世界を体感し集中講義をする。原則として英語の講義を行う。

てきて欲しい。選択科目ではあるが、就職には非
常に大切な意義を持つので、学生諸君の積極的な取り組みを強く望んでいる。

Seminars of Quantum Information Science A

技術英語特論Technical English Reading & Writing

量子情報特別講義 A
1単位

量子情報特別講義 B
2単位

Seminars of Quantum Information Science B

1単位

まず、
科学技術文書を書く際の基本原則（Correct,

量子情報科学はこれまでの原理とは全く異なる

Clear & Concise）を理解する。次に、科学技術英原理に基づく情報の機械的操作によって、全く新語表現における基本パターンを身につける。さら

しい機能を模索するための科学である。これらのに、英語科学技術文書における論理展開および構基礎となる学問は電子情報はもとより、物理学、

成の特徴を理解・把握する。以上を踏まえた上で、数学などの分野の貢献が大きい。したがって、物

実際に英語科学技術文書の作成に取り組む。添削

理、数学の分野で活躍されている外部の先生を招指導を通じて、英語科学技術文書作成に関する実聘し、各分野からみた量子情報科学の講義をお践力を養う。

こなう。特に、この講義は以下の外国の著名な74先生が交代で講義を担当する。 1．C. A. Fuchs,
Ph.D、米国
ロシア

ベル研究所

2．A. Holevo, Ph.D、

ステクロフ高等数学研究所 3．H. P.

Yuen, Ph.D、米国 ノースウェスタン大学

Advanced Exercise in Electronic and Information EngineeringI

2単位

電子情報工学特別演習Ⅱ
Advanced Exercise in Electronic and Information Engineering Ⅱ 2単位

メディア情報特別講義Ａ
Advanced Lecture in Media Informatics A

電子情報工学特別演習Ⅰ

1単位

電子情報工学特別実験Ⅰ
メディア情報特別講義Ｂ
Advanced Lecture in Media Informatics B

Advanced Laboratory in Electronic and Information EngineeringI

2単位

1単位

現在、量子情報科学から生まれた科学技術の代表は量子コンピューター、量子暗号、量子テレポー

電子情報工学特別実験Ⅱ
Advanced Laboratory in Electronic and Information Engineering Ⅱ 2単位

テーションであるが、実験研究は大学の技術では困難な状況にある。この講義は国内の主要企業で研究されている研究者を招聘し講義を依頼する。

ファジィシステム・ダイナミカルシステム・モデルシミュ

教育内容・方法学研究
Study of curriculum and instruction

2単位レーション・ヒューマンコンピュータインタラクション・暗近年教育改革が大きく進み、学校の変革も目ざ

号と符号理論などに関連した研究の第一線で活躍ましい状況にある。ここでの重要な視点の一つとしている研究者を招き、メディア情報に関わる研究

してあげられるのが教育内容・方法の分野である。
本講義においては、教育内容・方法学研究の意を紹介してもらい、最先端の研究を学ぶ。

義と方法をもとに、学力編、教育課程理論と実際、
教育方法学特に学習指導論の理論と実際について

ロボティクス特別講義 A
Advanced Lecture in Robotics A

1単位

探究するものとする。このことを踏まえて、教師の力量形成との関連についても考察、吟味したい。

ロボティクス特別講義 B
Advanced Lecture in Robotics B

1単位

ロボティクスは機械・材料・電気・情報・知能

教育制度学研究
Educational system

2単位のすべてにかかわる総合学問であり、現在急速に今日の教育制度を理解するために重要な論点を発展しつつある。授業で得た知識を現実の姿に照中心に講義すると同時にワークショップによってらしてより充実したものとすると同時に世界におさらに深い理解をめざすこととする。教育制度をける研究の多様性を理解するために、関連研究の根拠づける教育法律と制度の運用である教育行政

第一線で活躍している国内外の著名な研究者を招との関係、つまり教育の【制度・法・行政】の総聘し、ロボティクスに関わる研究を紹介してもら合的な把握が可能となれば、将来のリーダー的ないながら、その最前線に触れることを目的とする。

教員として充分な専門知識を備えたこととなる。

本講義は、ロボティクスコースの特色を顕わす重本講義がめざす姿である。内容として、初等中等

要なものであり、専攻に所属するすべての大学院

教育制度とこの根拠となる学校教育法制の理解を生が聴講することが望ましい。

深めつつ、具体的な事例として、幼稚園から高等

75

学則・規程

ディジタル通信システム・マルチメディアシステム・

学校における教育課程とこの担い手である教員のている。こうした実践力を育むためには、教育実在り方に焦点をあて、政策・法・行政の関連をワー

践に関連した教職の基本的性格、教育実践の歴史、

クショップの課題とする。次に教育委員会制度を理論・方法を理解し、それらと基礎とした上で自概観し、これまでの論点を検討した上で、現在大らの実践のあり方を模索していく必要がある。

きな議論となっている同制度の改革課題についこの授業は、教育実践に伴う教師の日常世界、て、これからの日本の教育の在り方・課題の実現

教育実践の歴史的変遷、理論的背景・方法論を理の方法である教育振興基本計画・地方自治体の教解・習得し、主体的に具体的な問題への解決策を育計画と関連づけた検討を通じて深めてみたい。

探究することにより、多様な教育課題に対応できる能力の基礎を育むことを目指すものである。授業では講義をはじめ、参加者の研究報告、グルー

教育実践学研究
Study of education practice

プワーク、ディスカッション、現場教員によるワー
2単位

近年における教育課題の複雑化・高度化に応じて、教師の実践的指導力とくに授業力が求められ

76

クショップなど、テーマに応じて多様な形式を取り入れるものとする。