タイトル

開講年度 開講学部等
2025 理学部
開講学期 曜日時限 授業形態 AL(アクティブ・ラーニング)ポイント
前期後半 月5~6 講義 8.0
時間割番号 科目名[英文名] 使用言語 単位数
1041600002 データサイエンス技術Ⅱ(地球圏システム科学科)[(Data Science Technology Ⅱ)] 日本語 1
担当教員(責任)[ローマ字表記] メディア授業
太田 岳洋[OHTA Takehiro]
担当教員[ローマ字表記]
太田 岳洋 [OHTA Takehiro], 岩谷 北斗 [IWATANI Hokuto], 志村 俊昭 [SHIMURA Toshiaki], 江島 圭祐 [ESHIMA Keisuke]
特定科目区分   対象学生   対象年次 2~4
ディプロマ・ポリシーに関わる項目 カリキュラムマップ(授業科目とDPとの対応関係はこちらから閲覧できます)
授業の目的と概要
データサイエンスの基本的な概念(データ表現、ビックデータ等)を学び(DP1-3)、データサイエンスに必要な基礎的な技術と技能、地球科学への適用能力(データ再選す価値用事例)を身につける(DP2-2,DP2-3,DP2-6-C)。具体的には、回帰分析、判別分析、主成分分析、クラスター分析等の機械学習の知識(基礎と展望)を身につけ、地球科学への応用方法を理解する(DP2-2,DP2-3,DP2-6-C)。民間企業で研究開発経験のある教員が、実務での機械学習の利用について紹介する。
授業の到達目標
データサイエンスの基本的な概念(データ表現、ビックデータ等)を学び(DP1-3)、データサイエンスに必要な基礎的な技術と技能、地球科学への適用能力(データ再選す価値用事例)を身につける(DP2-2,DP2-3,DP2-6-C)。具体的には、回帰分析、判別分析、主成分分析、クラスター分析等の機械学習の知識(基礎と展望)を身につけ、地球科学への応用方法を理解する(DP2-2,DP2-3,DP2-6-C)。
本講義では、地域環境科学コースの学習・教育到達目標の(C-3)「地質情報処理」について修得することを目標とする。

知識・理解の観点 データサイエンスと機械学習の基本的な知識を身につけている(DP1-3)。
思考・判断の観点 機械学習の基礎的な方法を用いて分析し、得られた結果から思考・判断できる(DP2-2,DP2-3,DP2-6-C)。
関心・意欲の観点 データサイエンスと機械学習の知識と技術を用いて、それぞれの専門分野で新たな価値を生み出すことに関心や意欲をもっている(DP2-2,DP2-3,DP2-6-C)。
態度の観点 データサイエンスと機械学習の知識と技術を身につけようと、自ずから努力できる(DP1-3)。
技能・表現の観点 データサイエンスと機械学習に必要な基礎的な技能と技術を身につけている(DP2-2,DP2-3,DP2-6-C)。
その他の観点 講義の課題に積極的に取り組むことができる(DP1-3)。
授業計画
【全体】
回帰分析、判別分析、主成分分析、クラスター分析などの機械学習の基本的な知識について講義する。
これらの手法を用いて地球科学現象を理解できることを実習する。
第1,2週:志村
第3,4週:岩谷
第5~8週:太田
項目 内容 授業時間外学習 備考
第1回 機械学習(誤差)(回帰分析) AIの基礎と歴史
回帰モデル、分類モデル、検証、誤差(1個のデータの誤差、複数のデータのばらつきによる誤差
活用事例(鉱物の化学分析値の誤差、絶対年代の誤差など)。
回帰分析、最小二乗法・残渣の二乗和
活用事例(全岩化学組成データの相関と結晶分化作用の解析など)
教師あり学習について学ぶ
授業中に指示した学習について予習・復習(4時間以上)
授業資料はMoodleにアップロードします。
修学支援システムで小テストを実施します。
レポートは修学支援システムからデジタルファイルで提出してもらいます。
第2回 機械学習(回転行列) 回転行列
活用事例(深発地震面のような3Dデータを仮想3次元空間にプロットして、回転する方法など)
授業中に指示した学習について予習・復習(4時間以上)
授業資料はMoodleにアップロードします。
修学支援システムで小テストを実施します。
レポートは修学支援システムからデジタルファイルで提出してもらいます。
第3回 機械学習(クラスター分析1) 観測値の尺度水準と表し方、類似性(類似度・非類似度)を地球科学的視点から解説する。
教師なし学習について学ぶ。
授業中に指示した学習について予習・復習(4時間以上)
授業資料はMoodleにアップロードします。
レポートは修学支援システムからデジタルファイルで提出してもらいます。
第4回 機械学習(クラスター分析2) クラスター分析法の基礎と手順、実践までを地球科学的視点から解説する。
教師なし学習について学ぶ。
授業中に指示した学習について予習・復習(4時間以上)
授業資料はMoodleにアップロードします。
レポートは修学支援システムからデジタルファイルで提出してもらいます。
第5回 ニューラルネットワークと深層学習
多変量解析
ニューラルネットワーク、深層学習、データ駆動型社会の紹介
多変量解析の概要、数量(量的)データとカテゴリー(質的)データ
授業中に指示した学習について予習・復習(4時間以上)
授業資料はMoodleにアップロードします。
レポートは修学支援システムからデジタルファイルで提出してもらいます。
第6回 データ分析と可視化 一次情報と二次情報(ボーリングデータと断面図) 
時系列データと点過程データ、移動平均(気象観測データ)
授業中に指示した学習について予習・復習(4時間以上)
授業資料はMoodleにアップロードします。
レポートは修学支援システムからデジタルファイルで提出してもらいます。
第7回 機械学習(主成分分析)
主成分分析(地下水水質の分類や要因の検討)
教師なし学習について学ぶ。
授業中に指示した学習について予習・復習(4時間以上)
授業資料はMoodleにアップロードします。
レポートは修学支援システムからデジタルファイルで提出してもらいます。
第8回 機械学習(判別分析) 重回帰分析、決定係数、判別分析、マハラノビス汎距離(斜面崩壊の発生、非発生)
教師あり学習について学ぶ。
授業中に指示した学習について予習・復習(4時間以上)
授業資料はMoodleにアップロードします。
レポートは修学支援システムからデジタルファイルで提出してもらいます。
※AL(アクティブ・ラーニング)欄に関する注
・授業全体で、AL(アクティブ・ラーニング)が占める時間の割合を、それぞれの項目ごとに示しています。
・A〜Dのアルファベットは、以下の学修形態を指しています。
【A:グループワーク】、【B:ディスカッション・ディベート】、【C:フィールドワーク(実験・実習、演習を含む)】、【D:プレゼンテーション】
A: --% B: --% C: 80% D: --%
成績評価法
小テストまたは授業内レポート、宿題または授業外レポート、演習で評価します。
小テストまたは授業内レポート 50%、宿題または授業外レポート 40%、演習 10%
教科書にかかわる情報
備考
授業に用いる資料は別途配布する。
参考書にかかわる情報
備考
特定の参考書は指定しないが、この授業に関連する参考書は図書館などにたくさんあるので、各自で自分に合った参考書を探してください。
メッセージ
キーワード
機械学習、回帰分析、回帰行列、クラスター分析、判別分析、主成分分析
持続可能な開発目標(SDGs)

  • 質の高い教育をみんなに
  • 安全な水とトイレをみんなに
  • 産業と技術革新の基盤をつくろう
  • 住み続けられるまちづくりを
  • 気候変動に具体的な対策を
(教育)すべての人に包摂的かつ公正な質の高い教育を確保し、生涯学習の機会を促進する。
(水・衛生)すべての人々の水と衛生の利用可能性と持続可能な管理を確保する。
(インフラ、産業化、イノベーション)強靱(レジリエント)なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの推進を図る。
(持続可能な都市)包摂的で安全かつ強靱(レジリエント)で持続可能な都市及び人間居住を実現する。
(気候変動)気候変動及びその影響を軽減するための緊急対策を講じる。
関連科目
データサイエンス技術Ⅰ、地球科学II、岩石学I、岩石学II
履修条件
連絡先
志村俊昭 smr(アット)yamaguchi-u.ac.jp
岩谷北斗 hokuto_i(アット)yamaguchi-u.ac.jp
太田岳洋 takohta(アット)yamaguchi-u.ac.jp
オフィスアワー
太田:平日13:00~17:00
岩谷:随時
志村:アポをとってから来ることが望ましい。在室時は適宜対応します。

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