Computer Science A
Hardware Design Excise&
Report V1.20
June 14
th,2016
CSAHW 2016 Computer Science A, Meiji University
2016_B3_EX0.pptx 26 Slides
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年度”2016”を確認 学年のリンクを クリックして ください ブラウザに古い キャッシュが 残っている場合が ありますから 必ずリロードして ください。B3 の演習ホームページ
演習の開始に あたってを クリックして ガイダンス ページに ジャンプ してください ブラウザに古い キャッシュが 残っている場合が ありますから 必ずリロードして ください。 2016 2016 2016CSAHW ハード演習の進め方
演習内容について 内容は、A.講義演習編とB.開発ツール編にわかれます。 講義演習編では演習テキスト(.EXn)を配布、これに基づいて進めます。 A.講義演習編に関しては、演習テキストを板書と数理計算ソフトなどを使用 して進めます。講義、板書、に関しての詳細な解説資料は、演習WEBサ イト右側の”情報科学、数学物理学関連導入”の項目１から６が用意 してありますので予習、復習ができます。また、講義内容のビデオ解説も サイトに用意してありますので、合点のいかないところ、聞き逃したところ などを再度見ることもできます。 B.開発ツール編は、演習WEBサイト左側の“設計演習(デバイス)3から8” をもとに進みますが、最終日に制作発表する課題に合わせて必要なもの を選んで自修してください。作成課題や設計演習選択などの不明点は、CSAHW ハード演習 1-4回の内容
演習 1-2 日目 演習テキストと板書による講義と演習を行います。 配布した演習テキストにメモや疑問点を書き込みながら進んでください。 演習や考察点などお互いに議論したり教えあったりして進めてください。 不明点などはどんどん質問してください。 A.講義演習編とB.開発ツール編双方をとりまぜて進めます。 講義内容は、ビデオ収録をネットで見れます。 演習 4 日目の発表テーマは、演習3日目スタートの前までに 決めておいてください。 演習 3 日目 主に研究課題の制作です。 演習 4 日目 チーム研究発表 Wiki を作成し午後4時から、Wiki を使ってプレゼンしてください。CSAHW ハード演習 レポート課題
演習 1-3 日目のレポート課題 1.板書と演習課題を課題番号EXnnnを付記して簡潔にまとめてください。 内容は、何をしたかではなく、その演習の”要旨”とします。 2. 考察課題を考察番号考察nnnを付記してレポートにまとめてください 3.疑問点やコメントをリストしてください。演習課題、考察課題がわから なった場合も疑問点としてあげてください。(内容を選んで次の演習で とり上げたいと思います) 演習4日目のレポート課題 制作した研究テーマをレポートにまとめてください 1.テーマとねらい、そのためのアプローチ 2.内容 (論理性と客観性-数値データ、引用、参照を明示して)を簡潔にま とめてください。 3.一番苦労したところ、難しかったところを書いてください。 4.今後どのようにしたいか、展開の可能性があるかなどを書いてください。 尚、考察が感想にならないようにしてください。レポートの書き方について1-4
1.レポートは手書きとします。鉛筆使用もOKです。図版 やリストは印刷物の貼り付けでも構いません。 2.内容について：具体的客観的なデータをもとに、論 理的に展開してください。(視点の独自性があれば なおよい) 結論の正誤は評価に影響しません。 3.具体的客観的なデータとは：設計、実験の数値デー タ、計算式、数式などが示されていること。(第三 者による再現性を担保すること)引用がある場合は 、引用先を明示すること。 4.正確性：数値や固有名詞に誤りがないこと、あいま いさを回避するためには必要に応じて、使用する 語彙に“文中で使用する場合の”定義を与えておく。レポートの書き方について5-6
5.論理的な展開について(参考：論文的形式) はじめに：概要、背景、問題意識などを簡単に述 べ、全体を要約する。(全体=項目の集まり) 各項目では、結論を先に述べる。 続いて結論に至る過程を述べる。 6.“感想”とは、主観的感覚的なものです。これに対し 考察は事実に立脚しそこから論理的に展開されたも のです。考察が感想にならないように注意してく ださい。(考察と感想を併記する場合は、両者をき ちんと区別して書いてください。)レポートの書き方について 7-9
7.レポートは、事実に立脚する部分は正確でなければなりません が、仮説、推論、考察などに関しては論理的に展開し自分の言 葉で自由に表現してください。直観、イメージ、インスピレーショ ンを大切にしてください。これらは、時に論理を超えて真実に迫 ります。論理が後を追いかけます。 8.結論に誤りがあっても、それに気づくことで理解が深まります。 演習の目的は、直観力、自由な発想、理解力と論理的展開力 を身につけることにあります。誤りを怖れる必要はありません。 今日著名な大学者も間違いと訂正を繰り返しています。進歩は、 間違いに気づくところから始まります。(間違いに気づいたらシ メタと思ってください。) 9.各回の講義、課題演習、レポートが難しく見えても、次の回で視 点を変えて再解説しますから、回を重ねれば分かります。不明 点は、レポートに書いてください。質問と議論してください。成績評価とレポート採点の基準
成績は演習状況点60%、レポート評価点40%の比率です。 演習状況点：積極的に演習に取り組んでいれば満点 減点対象：欠席、遅刻、演習にまじめに取り組んでいない場合など やむなき欠席などは、早めに連絡してください。 レポート採点基準：４回、各回10点満点 評価はD,C-,C,C+,B-,B,B+,A-,A,A+,Sまでの0-10段階 1.手書き部分の分量でA4 4ページ程度は書いてください。[4] 2.自分の言葉による内容、独自性、論理性、考察を重視します。[2] 3.必要に応じて図、計算式、数値、引用を明記してください。[2] 4.きれいに書く必要はありませんが、丁寧に書いてください。[2] 5.計算や結果に間違いがあっても減点の対象にはしません。 減点対象:盗用、コピペ、粗雑な内容、議論、体裁この演習で扱う内容の展望とまとめ
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冒険マップ
実数,複素数,連続,離散,積分 関数(信号)の変換•
講義の流れ(マップの進攻)
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テーマ
ベクトルと関数の直交 フーリエ級数、複素フーリエ級数 核関数 離散フーリエ変換 高速フーリエ変換 Z変換とデジタルフィルタ冒険マップ：実数,複素数,連続,離散,積分
実数 連続時間 離散時間 時間関数 複素周波数関数 離散時間信号(数列) 離散複素周波数関数(数列) 円状 畳み込み 積分 フーリエ 変換 (非周期関数) 逆フーリエ 変換 (非周期関数) サンプリング 𝛿𝛿関数をかけて積分 離散 フーリエ変換 (周期関数) 離散 逆フーリエ 変換(周期関数) 複素数 関数をかけて積分 関数-無限次元ベクトル 数列-無限次元ベクトル ベクトルの内積 相関の計算 変数の交換, 新関数への変換 積分 関数(信号) 畳込み 行列積 6.直線状畳 み込み積分 サンプリング 𝛿𝛿関数をかけて積分 微分 差分 LPF HPF 和分冒険マップ：関数(信号)の変換
2.積分変換 連続量 離散量 3.フーリエ級数展開 3.複素フーリエ級数展開 3.フーリエ変換 4.離散フーリエ変換 5.高速フーリエ変換 1.ラプラス変換 核関数 𝑒𝑒−𝑗𝑗𝜔𝜔𝑡𝑡 𝑠𝑠 = 𝜎𝜎 + 𝑗𝑗𝜔𝜔 核関数 𝑒𝑒−𝑠𝑠𝑡𝑡 6.𝑍𝑍変換 関数の収束 6.伝達関数 アベレージフィルタ 円状 畳み込み積分 直線状 畳み込積分 1.伝達関数 2.核関数 𝑒𝑒−𝑗𝑗𝜔𝜔𝑡𝑡 フィルタ係数と設計 ℒ ℱ 0 1 周波数特性 時間関数 𝑦𝑦 𝑡𝑡 , 𝑥𝑥(𝑡𝑡) ℒ フーリエ変換の不確定性原理 ウェーブレット変換へ 2.核関数 1 離散量では畳み込み 時間関数(時間信号)の畳込み ℒ 0講義の流れ(マップの進攻)
3.フーリエ級数 (実係数) 3.複素フーリエ級数 (複素係数) 4.離散フーリエ変換(ＤＦＴ) 1.ベクトルと関数の直交 相関関数 直交関数列 2.積分変換 δ関数 積分と行列積 5.高速フーリエ変換(ＦＦＴ) ＯＦＤＭ オイラーの公式 1の冪根 ド・モアブルの定理 ラプラス変換 Ｚ変換 ＬＴＩ インパルス 応答 ディジタル フィルタ 不確定性 原理 ウェーブレット変換 量子コンピューティング ポイント 1.関数を掛けて積分（行列積） 2.周期関数と核関数 3.連続量の離散化 定理・数理概念 連続時間 離散時間 １ ３ ２ 4.核関数フーリエさん……
直観的に理解して進もう! (テキスト2から抜粋) フーリエのアイデアは、任意の関数を三角関数の級数として表すことができる（フーリエの定理）というも のです。発表時点では、フーリエ級数化が可能である条件や非周期関数への応用などの数学的証 明や展開が十分とはいえませんでしたが、多くの数学者によって研究、拡張され、今日では非常に 強力な数学、物理学、工学ツールとなっています。 数学的、厳密な導出は、長く複雑な計算を要しますが、実装解では標本化された離散フーリエ変換とし て解かれます。さらに膨大な計算量も高速フーリエ変換アルゴリズムにより、計算量を劇的に削減 できることから、コンピュータ処理に適し、広く実用化されています。 ジャン・バティスト・ジョゼフ・フーリエ （Jean Baptiste JosephFourier, 1768-1830） フランス
写真引用：WikiPedia
時間関数を周波数関数に変換することで、時間的に変化する事象を 定量的に解析することができます。
おもしろく、役に立つフーリエ変換
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これまで勉強した数学が活きる
信号=関数=ベクトル=行列 二つをかけて積分して相関を計算•
多方面で役に立つ
地震の解析(あらゆる波を定量的に解析)デジタル通信(OFDM, 無線LAN, LTE,地上デジ…)
