医療情報科学
到達目標：
コンピュータ管理された医療システムの動作を正しく監視できる知識を習得する
システムの誤動作を見出す能力、故障が発生している箇所を見出し必要に応じて修正できる知識の習得を目標とする。
さらにプログラミング言語の初歩を習得する。

chtgkato.com
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病院内はコンピュータだらけ！
現在の病院、検査センターはコンピュータシステムでコントロールされているが、情報技術の知識を持った医療従事者が足りない。

情報技術に関する資格を取ろう

初級シスアド（ITパスポート）
基本情報技術者
国家試験は春、秋 ２回
試験会場は北大

平成２８年 国家試験

合格率 ７６.４% （新卒 ８７.４％）
解答 ４

解答 ５

平成２８年 国家試験

解答 ４

解答 １

平成２８年 国家試験

情報の問題は、５題出題。
解答 ４

平成２４年 国家試験

解答 ４

解答 ３

解答 ５

平成２４年 国家試験

解答 ４

解答 ５

平成２２年 国家試験
解答 ２

解答 ４

解答 ３

平成１９年 国家試験解答 ３

解答 ２

情報量の定義
単位は ｂｉｔ （ｂｉｎａｒｙ ｄｉｇｉｔ） または ｂｙｔｅ （１ｂｙｔｅ ＝ ８ｂｉｔ）

確率 1/2 の情報量（ ０ or １ ）-log２（1/2） ＝ log２２ ＝ １ ｂｉｔ

確率 1/256 の 情報量 （ ００００００００ ～ １１１１１１１１ ）-log２（1/256） ＝ log２２５６＝ log２２８ ＝ ８（ｂｉｔ） ＝１ ｂｙｔｅ

確率 1/Ｎ の情報量の概算法-log２（1/Ｎ） ＝ log２Ｎ ＝ （Ｎ－１）を2進数で表現したときの桁数情報量の単位

１ Ｋｂｙｔｅ （キロ）＝ １ＫＢ ＝ １０２４ ｂｙｔｅ ＝ ２１０ ｂｙｔｅ

１ Ｍｂｙｔｅ （メガ）＝ １ＭＢ ＝ １０２４ ＫＢ ＝ ２２０ ｂｙｔｅ

１ Ｇｂｙｔｅ （ギガ）＝ １ＧＢ ＝ １０２４ ＭＢ ＝ ２３０ ｂｙｔｅ１ Ｔｂｙｔｅ （テラ） ＝ １ＴＢ ＝ １０２４ ＧＢ ＝ ２４０ ｂｙｔｅ

エントロピー Ｈ

平均情報量

情報の不確定度の尺度

確率 1/Ａ の情報量 -log２（1/Ａ） ＝ log２Ａ
確率 1/Ｂ の情報量 -log２（1/Ｂ） ＝ log２Ｂ：
確率 1/Ｚ の情報量 -log２（1/Ｚ） ＝ log２Ｚ

確率 1/Ａ～ 1/Ｚ の 事象 の 平均情報量は1/Ａ log２Ａ ＋ 1/Ｂ log２Ｂ ＋ … ＋ 1/Ｚ log２Ｚ

解答 ５１ ｂｙｔｅ ＝

平成１７年 国家試験
８ ｂｉｔ

２ ｂｙｔｅ ＝ １６ ｂｉｔ ＝ ２１６ ＝ ６５５３６ の情報

ｎ ｂｉｔ ＝ ２ｎ の情報量

例題
１ｂｉｔ（情報量は２１＝２）の患者の分類情報として、男か女か、という情報があって、２ｂｉｔ（情報量は２２＝４）の患者の分類情報として、血液型が、AかBかABか0、という情報が加わると、男Ａ、女Ａ、男Ｂ、女Ｂ、男ＡＢ、女ＡＢ、男O、女O の、8種類の患者分類情報ができる。
１ｂｉｔの情報に２ｂｉｔの情報を加えると３ｂｉｔの情報になって、情報量は２３＝８種類に増える。
情報量の計算法は、
21 ｘ 22 = ２1+2 = ２3 または 1 bit + 2 bit = 3 bit
bit = ｌog2(情報量)logは掛け算を足し算に変える関数

n ｂｉｔ の情報量に、 m ｂｉｔ の情報量を加えるとn+m ｂｉｔ の情報量になる。
2n の情報量に、2m の情報量を加えると2n+m の情報量になる。 （2n+m = 2n x 2m）

情報量８＝２３

ビット数は３ビット数＝log ２(情報量) ⇔ ｎ ｂｉｔ ＝ ２ｎ の情報量
解答 ３

情報量１６＝２４

ビット数は４ビット数＝log２（情報量）
解答 ３⇔

ｎ ｂｉｔ ＝ ２ｎ の情報量

９ビットの情報量＝２９ ＝５１２
解答 ５

エントロピー Ｈ
確率 1/Ａ１～ 1/Ａｎ の 事象 の 平均情報量 Ｈ は、1/Ａ１ log２Ａ１ ＋ 1/Ａ２ log２Ａ２ ＋ … ＋ 1/Ａｎ log２Ａｎn

Ｈ ＝ Σ 1/Ａi log２Ａii=1

Ａｉ は 必ず１以上 （確率 1/Ai は必ず１以下） なので、log２Ａi は０以上。 エントロピーＨ も必ず ０ 以上の値。

不確定性が大きい場合ほど エントロピーＨは増大する。

冗長度 Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ

エントロピーの大きい情報（文章、画像など）は、情報量が多くなり、管理が困難になる。
情報量を小さくする作業（情報の圧縮）が重要になる。

文章、画像等の一般的な情報は、事象（情報の配列）がランダムではないので、情報量を小さくすることができる。
エントロピーＨo の情報が、Ｈ に圧縮できる場合、冗長度 Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｒ ＝ （Ｈo － Ｈ）／ Ｈｏ平成１９年 国家試験
解答 １

BMP

bitmap image

圧縮処理されていない画像ファイル

ＪＰＥＧ （ＪＰＧ）、ＴＩＦＦ（ＴＩＦ）、ＧＩＦ

圧縮処理された画像ファイル

ＴＸＴ

テキストファイル

ＣＳＶ

エクセルなどの表計算ファイル

論理演算

論理演算とは、デジタル回路等において、１と０（真と偽）の二値のみを扱う演算のこと。

コンピュータの回路は、電圧がかけられたか、かけられてないかの二値だけによる複雑な組み合わせによって動作をしている。

真
値がONになっている状態。
機械的に見れば、電圧 （普通は 5V ） がかけられている状態。
１やONなどと言う時も真と同じ意味。

偽値がOFFになっている状態。
機械的に見れば、電圧がかけられていない状態 ( 0V )。
０やOFFなどと言う時も偽と同じ意味。

ＢＯＯＬ（ブール）代数
０＋０＝０

１＋０＝１

１＋１＝１

OFF + OFF = OFF

ON + OFF = ON

ON + ON = ON

論理回路 （デジタル回路） の実験

ロジック IC を使って論理回路を組み立て、理解する。

AND 回路

論理積 （ A ∧ B

A・BAB ）

入力がすべて ON のとき 出力が ON になる。

黄色入力だけ ON のときには、出力 LED は光らない。
緑色入力だけ ON のときにも、出力 LED は光らない。
両方が OFF のときにも、出力 LED は光らない。
両方が ON のとき、出力 LED が光る。

OR 回路

論理和 （ A ∨ B

A+B）

入力に ひとつでも ON があれば 出力は ON になる。

NOT 回路 論理否定 （ Ａ ）入力の 反対（否定）を出力する。

論理否定 ＮＯＴ の実際の電子回路

NAND 回路 否定論理積
ANDとNOTの積A∧B

NAND 回路の動作
入力が 全て ON のときだけ 出力が OFF。

AND 回路と NOT 回路で NAND 回路が作られる。

NOR 回路 否定論理和
NOT と OR の積A∨BNOR 回路の動作
入力に ひとつでも ON があれば 出力は OFF。

OR 回路と NOT 回路で NOR 回路が作られる。

XOR 回路 exclusive-OR 排他的論理和

XOR 回路の動作。
入力が 揃っていないとき 出力が ON。

XORは、NAND、OR、AND で作成できる。

論理積 ＡＮＤ

論理和 ＯＲ論理否定 ＮＯＴ

Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ
排他的論理和 ＸＯＲ （ＥＯＲ）

否定論理積 ＮＡＮＤ

否定論理和 ＮＯＲＡ ・ Ｂ ＝ Ａ ∩ Ｂ

論理積＿Ａ ＋Ｂ ＝ Ａ ∪ Ｂ

論理和Ａ＿＿＿＿＿＿Ａ ∪ Ｂ ＝ Ａ ∩ Ｂ＿＿＿＿

論理否定＿＿Ａ ∩ Ｂ ＝ Ａ ∪ Ｂ