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情報科学Ⅰ
経済学部
第12回 12/19 (水)
大福帳から
他の先生がどういう教え方をしているか
詳細を知らないので、
同じではないです
テストは他の先生と同じものですか?
Q1
申し訳ありません
簡単なテストをやらせてください
レポートだけでテストはしないと
言っていたような?
Q2
教科書の範囲は2部全部
スライドは第11回からです
テストの範囲と内容は?
Q3
今日また復習します
進数の計算を忘れてしまっています
Q4
2進数変換で検索
https://hogehoge.tk/tool/number.html
前回の復習
第2部
情報とコンピュータ
教科書P90~
現在、情報という言葉は
誰でも知っている
情報とは何かという問いに
答えられる人は少ない
情報が体の中で
どのように働いているか
教科書P90~
情報を多面的に考える
W・ウィーバとC・E・シャノンは通信について
• 技術的問題
• 意味的問題
• 効果の問題
通信をするときの信号
≒
情報
情報の3側面
情報源
伝達
宛先
(受け手)
変化
情報が伝達されないと
機能しない
コミュニケーションを行っている
情報の「伝達」の側面は
工学的に研究されている
教科書はいったん置いておいて…
情報について
もっと簡単に説明します
クロード・シャノン
情報理論の父
情報科学
コード化(符号化)
すべての情報は「0」と
「1」で表すことができる
シャノンは「情報とは何か」という
問いに答えず…
「シャノンの定理」という出現頻度
に対する対数という測定方法
教科書p94~97の公式
無限の猿定理
「猿がタイプライターを無限に叩き続けていれば、
いつかはシェイクスピアの作品【ハムレット】を打つ
ことがある」
ハムレットの書き出し100
文字を打ち出すのにかか
る時間は……
太陽の寿命の1無量大数
の1000京倍
猿とシェイクスピアの違い
猿のタイプした紙
シェイクスピアが書いた紙
物理的には全く
同じ普通の紙
猿とシェイクスピアの違い
猿のタイプした紙
シェイクスピアが書いた紙
物理的には全く
同じ普通の紙 全く違う差
情報
猿とシェイクスピアの差
情報
5.3 情報をはかる
教科書P94~97
情報量が多い、少ない
猿がランダムで
タイプした紙
シェイクスピアの
書いた紙
VS
多い少ない
ランダムで発生する
確率が低い
シャノンがいうには
「0」と「1」ですべてを表現できる
「0」か「1」かで1bitという
単位をつくった
「0」か「1」かがランダムで
出る確率は? =1/2
シャノンは…
=
発生確率
1/2
情報量
1bit
と定義した
=
発生確率
1/2
情報量
1bit
変換式
1𝑏𝑖𝑡 = log2
1
1/2
教科書P94
式(5.1)
情報の単位
bit 「0」か「1」かの単位
Byte 1Byte = 8bit
KB 1KB = 1000B
MB 1MB = 1000KB
GB 1GB = 1000MB
TB 1TB = 1000GB
PB 1PB = 1000TB
情報量とは
4GBのアルバム 8GBの動画
保存するには
何GB?
=
12GB 普通の足し算
5.3.2 情報エントロピー
• 情報量の平均
• 情報の不確実性(わからなさ)を測る値
• わからないことが多いほど、大きな値になる
• シェイクスピアの場合、完成させる発生確率が
わからなさすぎるので、エントロピーは大きくなる
• 猿の場合、ランダムでタイプすることを発生させ
る確率は誰でもできるのでエントロピーは小さく
なる
5.3.3 最大エントロピー
• 教科書P96の式(5.3)を参考にグラフにした場
合、エントロピーが最大となる確率(図5.6)を
算出すること
• 発生するのが最も不確かな(わからない)確
率を算出する
5.4 情報の表現
教科書P97~
10進数とは
• 普段,数(数値)を表現するときに使用
• 数値を 0,1,・・・,9 までの 10 個の数字で表す
• 10が基数である.
基数:桁上げが生じる最小の数のこと.
10進数では10である.
9 99
+ 1 + 1
------ -------
10 100
10進数とは
• 10進数は、1の位から順に
100(1),101(10),102(100),103(1000),・・・
という重みをもつ
• 各位の重みが10nである
(n は数値の右からの桁の位置)
なお,100=1である
10進数とは
2 4 8 3
2×103+4×102 + 8×101 + 3×100
10進数
重み
103 102 101 100
2進数とは
2進数はコンピュータにとって都合が良い
• 数値を 0と 1の 2個の数字で表し,2が基数となる
• 2進数の各桁の値は,0か 1となる.情報の最小単位(bit)
• 2進数は 1の位から順に
20(1),21(2),22(4),23(8),24(16),・・・
という重みをもつ.
1 11
+ 1 + 1
------ -------
10 100
1に1を加えた値は、
桁上げされて10と
なり、11に1を加え
た値は100になる。
2進数とは
1 0 0 1 1
1×24+0×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20
= 1×24+1×21 + 1×20
= 16 + 2 + 1
= 19 (10進数の19と同じ数である)
2進数
重み
24 23 22 21 20
10進数と2進数の
対応表
2進数
• コンピュータにとって都合が
良い.
• 10進法に比べて,桁数が多
い.
10進数 2進数
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
1
10
11
100
101
110
111
1000
1001
1010
10進数から2進数へ
• 与えられた10進数を2で割り,そのつど余りのを調
べる.
• 最後に割ったとき(商が0になるとき)の余りから,逆
順に余りを並べる.
• 10進数の11は,2進数で1011となる.
結果 (11)10 = (1 0 1 1)2
10進数から2進数へ
2 ) 11
2 ) 5 ・・・ 1
2 ) 2 ・・・ 1
2 ) 1 ・・・ 0
0 ・・・ 1
10進数の112で割算
商
余り
結果 (11)10 = (1 0 1 1)2
10進数から2進数へ
数値27を8ビットの2進数(d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0)で表す.
27÷2=13・・・1より,d0 =1
13÷2= 6・・・1より,d1 =1
6÷2= 3・・・0より,d2 =0
3÷2= 1・・・1より,d3 =1
1÷2= 0・・・1より,d4 =1
d5 , d6 , d7 は0を補う
よって,
(27) 10=(0001 1011) 2
2進数から10進数へ
• 2進数から10進数への変換は,各桁に重みを掛けて
掛け算してその和を求める.
• 2進数の1011は,10進数で11となる.
結果 (1 0 1 1)2 = (11)10
2進数から10進数へ
1 0 1 1
23 22 21 20
↓ ↓ ↓ ↓
1×23 + 0×22 + 1×21 +1×20
= 8 + 0 + 2 + 1
2進数
重み
10進数
和は11となる結果 (1 0 1 1)2 = (11)10
問題1(10進数に直せ)
① (0000 1111)2
② (1111 1111)2
問題2(2進数に直せ)
① (32)10
② (128)10
復習はここまで
第2回 レポート課題
題名
「メディアリテラシーの実践」
1.表紙をつける
• 講義名
• 担当教員名
• レポートの題名
• 提出日
• 学部
• 学籍番号
• 名前
2.様式
A4縦
文章は横書き
PC、手書き両方OK
左上ホチキス
参考文献の明記
課題1:情報源を調べる
1.自分の興味のある情報(トピック、
ニュース、つぶやき、広告、番組、デマ)
についての根本的な情報源に言及する
課題2:4つのチェックをする
2-1.発信チェック
2-2.立場チェック
2-3.詳細チェック
2-4.裏付けチェック
課題3:4つの疑問を探る
3-1.まだそうだとは限らないよね?
3-2.事実? 意見? 印象?
3-3.他の見え方もないかな?
3-4.隠れているものはないかな?
課題4:情報を伝える
4-1.何を伝えたいのか
4-2.決めつけはないか
4-3.誰かを傷つけていないか
4-4.この情報で伝わるかどうか
提出締め切りは
1/16(水)
10:30まで
第5章 情報とコンピュータ
5.4.1 数の表現
(3)8進数とは(教科書P98)
• 8進数は数値を 0,1,2,3,4,5,6,7 の 8個の数字で表し,
8が基数となる.
• 8進数は、1の位から順に
80(1)、81(8)、 82(64) ・・・
という重みをもつ.
7 77
+ 1 + 1
------ -------
10 100
7に1を加えた値は、
桁上げされて10とな
り、77に1を加えた値
は100になる。A B
A
B
8進数とは
1 2 5
1×82 + 2×81 + 5×80
= 64 + 16 + 5
= 85 (10進数の85と同じ数である)
8進数
重み
82 81 80
2進数と8進数の相互変換
1 0 1 0 0 1 1 02進数
2進数を3桁ごとに
区切って8進数に
変換する。
2 4 68進数
8進数を1桁ごと
に2進数に変換す
る。
2進数 1 0 1 0 0 1 1 0
(C)
(3)16進数とは(教科書P98)
• 16進数は数値を 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 の数字と,A,B,C,
D,E,F の英字の合計16文字で表し,16が基数となる.
• 16進数は,1の位から順に
160(1),161(16),162(256),163(4096)・・・
という重みもっている.
F FF
+ 1 + 1
------ -------
10 100
Fに1を加えた値は、
桁上げされて10とな
り、FFに1を加えた値
は100になる。
D E
D
E
16進数とは
1 8 F E
1×163 + 8×162 + F×161 + E×160
= 4096 +2048 + 240 + 14
= 6398 (10進数の6398と同じ数である)
16進数
重み
163 162 161 160
2進数と16進数の相互変換
1 0 1 0 0 1 1 02進数
2進数を4桁ごとに
区切って16進数に
変換する。
A 616進数
16進数を1桁
ごとに2進数
に変換する。
1 0 1 0 0 1 1 02進数
F
テストに出すのは2進数と16進数とします
① (F F)16
② (1011 1110)2
10進数に
16進数に
(4)整数と実数の表現(教科書P99)
• 整数とは
– 0 とそれに 1 ずつ加えていって得られる自然数 (1,
2, 3, 4, …) 、および 1 ずつ引いていって得られる
数 (−1, −2, −3, −4, …) の総称である
– マイナスを含む自然数
• 実数とは
– 分数で表せる数も表せない数も全て
– 小数点で表せられる
– 存在しうるすべての数
G
H
それらの数値を2進数で表現する
コンピュータにとってわかりやすくなる
ビットとは結局?
• 「bit(ビット)」とは、コンピュータが扱う情報の
最小単位のこと
• 1bitならば「0」または「1」の情報が扱える
• 回路を流れる電気の電圧の変化(高いか低
いか)で ON/OFF を切り替えていることに由来
32bitと64bitの違い
コンピュータの記憶領域
(00000000000000000000000011100101)2
32桁 = 32bit
32bitコンピュータはこれを1つのデータ
として取り扱っている
整数の(229)10
I
〇〇bitコンピュータとは
コンピュータ
計算を
するところ
CPU
データを
覚えておく
ところ
メモリ
データのやり取り
bit
アポロ11号とファミコンのコンピュータ
アポロ誘導コンピュータ
8bit
ファミリーコンピュータ
8bit
=同じbit数
1969年
1983年
整数は0と1の桁数で計算ができる
では、実数は?
桁数で覚えようとすると…
例えば、
0.000000000000000000000000000000010
+
0.000000000000000000000000000000001
0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 ……
32桁の真中を小数点
不可能
指数にする
0.000000000000000000000000000000010
1×2-29
=
11101
指数部分
000001
仮数とする
最初の桁をプラス:0、マイナスは1にする
小数を表現できる
0.000000000000000000000000000000010
0 0000 ・・・ 001 00011101
正か負か
指数部
仮数部J
K
5.4.2 文字の表現
• ANK文字
• ひらがな
• 漢字
• 特殊キー
• 絵文字
…
アルファベット、数字、カタカナ
符号化
それぞれを「0」と「1」
に割り当てる
文字コード
コード化(符号化)
–文字や数字などを一定のビット数による
ビットパターンに対応付けしている.
–情報交換のため,国際的な共通の基準が
必要.
文字コード
文字コード
ISO (international Organization for
Standardization)
国際標準化機構,国際規格
JIS(日本工業規格)
ASCIIコード
・代表的な文字コードの一つ.
・1963年アメリカで作られた.128種.
・世界中のコンピュータで採用されている.
アスキーコード表
American Standard Code for Information Interchange
b8b7b6b5 b4b3b2b1 0 1 2 3 4 5 6 7
0000 0 NUL DLE SP 0 @ P ` p
0001 1 SOH DC1 ! 1 A Q a q
0010 2 SXT DC2 “ 2 B R b r
0011 3 EXT DC3 # 3 C S c s
0100 4 EOT DC4 $ 4 D T d t
0101 5 ENQ NAK % 5 E U e u
0110 6 ACK SYN & 6 F V f v
0111 7 BEL ETB ‘ 7 G W g w
1000 8 BS CAN ( 8 H X h x
1001 9 HT EM ) 9 I Y i y
1010 A LF SUB * : J Z j z
1011 B VT ESC + ; K [ k {
1100 C FF FS , < L \ l |
1101 D CR GS - = M ] m }
1110 E SO RS . > N ^ n ~
1111 F SI US / ? O _ o DEL
制御文字 文字としては表示されない
A=(41)16
=(0100 0001)2
=4×16+1=(65)10
教科書p.99参照
ASCIIコード表
・1963年アメリカで作られた
・7ビットで表す(00)16~(7F) 16の128種
・アルファベットの大文字、小文字(各26文字)
・数字(10種)
・各種記号(30種程度)
・制御文字(スペース、タブ、改行等)
半角入力といわれているもの
ASCIIコードが1文字 ≒ 8bit
1ByteL
JISコード
• JISコード、JIS漢字コード、シフトJISコード
• いわゆる日本語
• (0000)16~(F040) 16 11223文字の2バイト
• 第1~第4までの漢字基準を規定
• 一般的にシフトJISが使われることが多い
全角入力といわれているもの
その他
• UNICODE
–世界の標準となる文字コードを作った
• EUCコード
–UNIXというOSで日本を使うために2バ
イトの文字コードを作った
5.4.3 音声と画像の表現
教科書(P101~)
音声も画像も「0」と「1」に
しなければならない
音は波
• 空気中を伝わる波を音波(音)
現実では連続した波を
数値にしないといけない
アナログからデジタルへ
A/D変換
0011101
0101110
1101001
0101101
0111010
1010000
M
音を細かくサンプリング
t時間でサンプリング
時間
音量
短冊の高さの数値を符号化
10
15
17 18
16
13
2
7
0111
1101
10000
…
符号化
サンプリング量
市販のCDだと
0.023ミリ秒
短冊が非常に細かい
ため人間の耳には違
和感なく聞こえる
サンプリング周波数は
ただの公式
1/(2Δt) = サンプリング周波数
1/(2×0.023) ≒ 21.73…
CDの場合
音のデータは細かい短冊の集まり
画像
• アナログ画像
– アナログ画像とは、実際に描いた絵や、フィルム
式カメラで撮った写真の様なものの事
• デジタル画像
– デジタル画像は、パソコンや、デジタルカメラで写
された画像の事。アナログ画像と一見同じように
見えるが、拡大してみると、小さなマス目が沢山
になっている
アナログ
拡大しても滑らか
デジタル
拡大すると四角いマス目がわかる
画像をサンプリング化
画素が細かくなることで
デジタル画像が綺麗になる
画像データは細かい四角形の集まり
画素値(解像度)
iPhone Xs Max
2,688 x 1,242ピクセル
ピクセルは四角形1個のこと
8K テレビ
7,680 x 4,320ピクセル
お絵かきソフト
• ペイント系画像ソフト
–画素を直接操作して、描画
• ドロー系画像ソフト
–数式で表したベクトルで、描画
RGB
• Red=赤、Green=緑、Blue=青
• ディスプレイの表示に一般的に使われる
CMYK
• Cyan=シアン、Magenta=マゼンタ、Yellow=イ
エロー、Key plate=キープレート(≒黒、墨)
• 印刷に使われる
HSB
• Hue=色相、 Saturation=彩度、 Brightness=明度
• 色認識に使われる
質問はありませんか?
とりあえず、ここまで
大福帳を書きましょう
残り時間で

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