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医療情報学Medical Informatics
科目責任者稻岡 秀検 (※)
担当者稻岡 秀検 (※)
科目概要2年 (2単位・選択) [リハビリテーション学科 理学療法学専攻]
2年 (2単位・選択) [リハビリテーション学科 作業療法学専攻]

授業の目的

コンピュータプログラミングの基本について理解し、実用的なデータ処理プログラムが書けるようになることを目標とする。
この科目は学位授与方針(ディプロマ・ポリシー)の(PT)②③⑤,(OT)①に関連する。

教育内容・教育方法・フィードバック

【教育内容】
以下のプログラミングの基本技術について、1人コンピュータ1台を使った演習方式で学習する。
1. 採用するプログラミング言語はPythonとする。
2. 最初に配列、ループ、リストの操作について学ぶ。作成したデータをファイルへ入出力する手法、データの可視化について学ぶ。
3. 時系列データ処理の基本となるフーリエ級数展開、フーリエ変換について学ぶ。
4. 統計的なデータ処理の基礎について学ぶ。

【教育方法】
授業形態:講義
パワーポイントを用いた講義を行い、講義中にPCを用いた演習を行う。演習終了後に、模範解答を例に示し、解説を行う。

授業内容

項目授業内容担当者日時
第1回【対面】
導入
Pythonプログラミングの基本形について説明する。クラスの概念について説明し、条件判断の構文について説明する。稻岡 秀検
4/15③
第2回【対面】
多重配列
二次元配列について説明し、NumPyによる二次元配列についても説明する。ループを用いた配列操作について説明し、行列の演算、連立方程式の解法について説明する。稻岡 秀検
4/22③
第3回【対面】
連結リスト
再帰の概念について説明する。ついで、単方向リスト、双方向リスト、循環リスト、双方向循環リストについて説明する。稻岡 秀検
5/6③
第4回【対面】
連結リストの応用
連結リストの応用として、ニューロンを模擬したアルゴリズムの実装について説明する。その後、排他的論理和をニューラルネットワークを用いて実装する。稻岡 秀検
5/13③
第5回【対面】
ファイル入出力
pandasによるファイルの入出力の方法について説明する。稻岡 秀検
5/20③
第6回【対面】
データの可視化
Matplotlibによるデータの可視化の方法について説明する。稻岡 秀検
5/27③
第7回【対面】
フーリエ級数展開
関数の級数展開、関数の直交性について学ぶ。実際にPythonでフーリエ級数部分和を調べ、フーリエ級数展開について理解する。稻岡 秀検
6/3③
第8回【対面】
フーリエ変換
複素フーリエ級数、振幅スペクトル、パワースペクトル、位相スペクトルについて学ぶ。フーリエ変換、フーリエ逆変換について学ぶ。稻岡 秀検
6/10③
第9回【対面】
高速フーリエ変換
サンプリング定理について学び、高速フーリエ変換のアルゴリズムについて学ぶ。実際にPythonで周波数情報を取り出す事例について学び、FFTを実装する。稻岡 秀検
6/17③
第10回【対面】
記述統計・1変量データ
平均値、標本分散、不偏分散、標準偏差について学ぶ。稻岡 秀検
6/24③
第11回
【対面】
記述統計・多変量データ
クロス集計表、共分散、分散共分散行列、ピアソンの積率相関係数について学ぶ。稻岡 秀検
6/24④
第12回
【対面】
点推定・区間推定
点推定、区間推定、信頼区間について学ぶ。稻岡 秀検
7/1③
第13回
【対面】
仮説検定
t検定、有意差、帰無仮説、対立仮説、片側検定、両側検定、p値の計算法について学ぶ。稻岡 秀検
7/1④
第14回【対面】
平均値の差の検定
対応のあるt検定、対応の無いt検定について学ぶ。稻岡 秀検
7/8③
第15回【対面】
分割表の検定
期待度数、分割表の検定について学ぶ。また、検定の結果の解釈について理解する。稻岡 秀検
7/15③
第1回
項目
【対面】
導入
授業内容
Pythonプログラミングの基本形について説明する。クラスの概念について説明し、条件判断の構文について説明する。
担当者
稻岡 秀検
日時
4/15③
第2回
項目
【対面】
多重配列
授業内容
二次元配列について説明し、NumPyによる二次元配列についても説明する。ループを用いた配列操作について説明し、行列の演算、連立方程式の解法について説明する。
担当者
稻岡 秀検
日時
4/22③
第3回
項目
【対面】
連結リスト
授業内容
再帰の概念について説明する。ついで、単方向リスト、双方向リスト、循環リスト、双方向循環リストについて説明する。
担当者
稻岡 秀検
日時
5/6③
第4回
項目
【対面】
連結リストの応用
授業内容
連結リストの応用として、ニューロンを模擬したアルゴリズムの実装について説明する。その後、排他的論理和をニューラルネットワークを用いて実装する。
担当者
稻岡 秀検
日時
5/13③
第5回
項目
【対面】
ファイル入出力
授業内容
pandasによるファイルの入出力の方法について説明する。
担当者
稻岡 秀検
日時
5/20③
第6回
項目
【対面】
データの可視化
授業内容
Matplotlibによるデータの可視化の方法について説明する。
担当者
稻岡 秀検
日時
5/27③
第7回
項目
【対面】
フーリエ級数展開
授業内容
関数の級数展開、関数の直交性について学ぶ。実際にPythonでフーリエ級数部分和を調べ、フーリエ級数展開について理解する。
担当者
稻岡 秀検
日時
6/3③
第8回
項目
【対面】
フーリエ変換
授業内容
複素フーリエ級数、振幅スペクトル、パワースペクトル、位相スペクトルについて学ぶ。フーリエ変換、フーリエ逆変換について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
6/10③
第9回
項目
【対面】
高速フーリエ変換
授業内容
サンプリング定理について学び、高速フーリエ変換のアルゴリズムについて学ぶ。実際にPythonで周波数情報を取り出す事例について学び、FFTを実装する。
担当者
稻岡 秀検
日時
6/17③
第10回
項目
【対面】
記述統計・1変量データ
授業内容
平均値、標本分散、不偏分散、標準偏差について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
6/24③
第11回
項目
【対面】
記述統計・多変量データ
授業内容
クロス集計表、共分散、分散共分散行列、ピアソンの積率相関係数について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
6/24④
第12回
項目
【対面】
点推定・区間推定
授業内容
点推定、区間推定、信頼区間について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
7/1③
第13回
項目
【対面】
仮説検定
授業内容
t検定、有意差、帰無仮説、対立仮説、片側検定、両側検定、p値の計算法について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
7/1④
第14回
項目
【対面】
平均値の差の検定
授業内容
対応のあるt検定、対応の無いt検定について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
7/8③
第15回
項目
【対面】
分割表の検定
授業内容
期待度数、分割表の検定について学ぶ。また、検定の結果の解釈について理解する。
担当者
稻岡 秀検
日時
7/15③

授業内容欄外

◆実務経験の授業への活用方法◆
研究所での経験を踏まえ、測定したデータをプログラムで取り扱うための汎用的なデータの読み込みアルゴリズムを解説し、次いでフーリエ変換や統計的なデータ処理などの実用的なデータ処理方法を実際のデータ処理を行いながら利用法について概説する。

受講人数によっては、演習室内の人数を制限する必要がある。そのため、対面講義とオンデマンド講義を併用する可能性がある。

到達目標

1. 二次元配列データを操作できる。
2. 連結リストを理解し、連結リストを応用したプログラムを作成できる。
3. ファイルの入出力の方法について説明できる。
4. データの可視化の方法について説明できる。
5. フーリエ変換について説明できる。
6. 高速フーリエ変換を用いて、実際にデータを処理できる。
7. 基本統計量について説明できる。
8. 点推定、区間推定について説明できる。
9. 仮説検定について説明できる。
10. 平均値の差について実際に検定し、評価できる。
11. 分割表について実際に検定し、評価できる。

評価基準

講義中の課題(100%)により評価する。

準備学習等(予習・復習)

【授業時間外に必要な学習時間:60時間】
予習
講義中の演習問題について、教科書等を利用して復習すること。

復習
講義中の課題について、プログラムの構文の意味を理解しておくこと。

教材

種別書名著者・編者発行所
教科書資料を配付する。
参考書Pythonによるアルゴリズムとデータ構造の基礎永田武コロナ社
参考書Pythonによるデータ分析入門 第2版Wes McKinneyオライリー・ジャパン
参考書Pythonで学ぶフーリエ解析と信号処理神永正博コロナ社
参考書Pythonで学ぶあたらしい統計学の教科書馬場真哉翔泳社
教科書
署名
資料を配付する。
著者・編者
発行所
参考書
署名
Pythonによるアルゴリズムとデータ構造の基礎
著者・編者
永田武
発行所
コロナ社
参考書
署名
Pythonによるデータ分析入門 第2版
著者・編者
Wes McKinney
発行所
オライリー・ジャパン
参考書
署名
Pythonで学ぶフーリエ解析と信号処理
著者・編者
神永正博
発行所
コロナ社
参考書
署名
Pythonで学ぶあたらしい統計学の教科書
著者・編者
馬場真哉
発行所
翔泳社

備考・その他

科目ナンバリングコード: (PT)PT201-SF23, (OT)OT201-SF25