生体情報工学｜シラバス情報

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

生体情報工学

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Engineering Techniques for BiologicalInformation

授業コード　Class code

994681B

科目番号　Course number

46CSINS307

教員名

池口　徹

Instructor

Professor Tohur Ikeguchi

開講年度学期

2023年度後期

Year/Semester

The second semester, 2023

曜日時限

月曜4限

Class hours

4th period on Monday

開講学科・専攻　Department

工学部　情報工学科

Department of Information and Computer Technology, Faculty of Engineering

単位数　Course credit

2.0単位

授業の方法　Teaching method

講義

Lecture

外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)

-

授業の主な実施形態　Main class format

原則として対面 (Basically, fact=to-face class)

概要　Description

脳神経系を含む生体システムのモデリングとその応用について学びます。具体的には、脳の構成要素である神経細胞の構造、神経興奮の生理とその数理モデル、神経回路網理論、学習、神経回路の数理モデルとその工学的応用について学びます。また、近年話題となっている人工知能と脳神経科学の違いについて、さらには、その知見に基づく脳神経科学の重要性について講義します。

目的　Objectives

脳神経系を含む種々の生体システムの振る舞いについて知り、その特性を説明できるようになることが第一の目的です。また、近年話題となっている人工知能と脳神経科学との違いを説明できるようになることが第2の目的です。

情報工学科のディプロマポリシーに定める「情報工学に必要な基礎学力と専門知識」、「自然・人間・社会に係る幅広い教養を修得し、情報工学分野に限らず横断的にものごとを俯瞰する能力」を身につけるための科目です。

到達目標　Outcomes

神経細胞・神経回路網の振舞いとその数理モデリングについて自分の言葉で説明できるようになること。また、これらを用いた工学的応用について理解できるようになること。

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

専門分野の応用知識（選択必修科目、実験、演習科目、卒業研究）

履修上の注意　Course notes prerequisites

情報工学科開講科目の「線形代数」、「微分積分学」 (他学部・他学科の場合はこれらに相当する数学系科目) を履修していること。単位取得は履修の条件とはしないが、単位取得していない場合は履修を認めないことがある。また、情報工学科3年生向け(前期)開講「モデリング理論」を履修していることが望ましい。

アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）

課題に対する作文　Essay

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準備学習・復習　Preparation and review

大学の専門科目なので，予習よりも復習が重要です．講義中に提示した参考書籍，情報等を調査すること，また，提示した課題演習を行うことが復習です．

成績評価方法　Performance grading policy

最終評価は、数回の宿題、最終試験により総合的に評価します。最終試験では、A4サイズ1枚の手書きメモの持ち込みを可とします。ただし、毎回の授業参加度を考慮します。評価の詳細は，第1回目の講義時に改めて説明します。

学修成果の評価　Evaluation of academic achievement

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

教科書　Textbooks/Readings

教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)

N

書誌情報　Bibliographic information

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MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials

適宜参考書，参考資料を紹介する．

授業計画　Class plan

授業計画は以下の通りですが，以下の記載では，第何回目に何をやるかという方式では表現していません．その理由は，受講される皆さんの理解度などに応じて講義内容を適応的に変えることが望ましいと考えているからです．

実際の授業展開は，毎回の講義が始まる前日までに，講義担当者の講義サポートページに示すようにします．以下のURLを必ず参照してください．
http://www.hisenkei.net/~tohru/Lectures/

1.イントロダクション
　◯講義の進め方について
　◯評価方法などについて
　◯講義の概要について

2.神経細胞とその構造
　◯神経系の構造
　◯ニューロンとグリア
　◯脳の発達

3.神経興奮の生理
　◯活動電位
　◯軸索
　◯シナプス

4.微分方程式の定性的解法
　◯1変数の微分方程式とその振舞い
　◯2変数の微分方程式とその振舞い
　◯ニューロンの数理モデルとその振舞い

5.神経細胞の振舞いの解析
　◯スパイク列の解析
　◯非線形時系列解析法
　◯埋め込み定理

6.神経回路網理論とその応用
　◯McCulloch & Pittsモデル
　◯時間加算，空間加算
　◯Hopfield のモデルと工学的応用

7.同期現象と神経数理
　○ニューロンモデルの相互結合
　○ニューロンモデルの相互結合による同期現象
　○ニューロンモデルの共通ノイズ同期現象

８.まとめ
　◯この講義のまとめ
　◯生体情報工学とその周辺に関する最新の話題、研究動向

授業担当者の実務経験　Work experience of the instructor of the class

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教育用ソフトウェア　Educational software

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備考　Remarks