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enPiT everi 社会人向け「人工知能・ロボット・IoT」に関する短期講義・演習プログラム

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科目一覧

MATLABオンライン学習

  • 応用
  • 実習
         
科目名 MATLABオンライン学習
科目名(英名) On-line Learning of MATLAB
担当講師(氏名・所属) 孫 連明(北九州市立大学)
分類 選択
授業形態 実習

全大学

任意の時間にパソコンからインターネット接続にて(自宅や職場などから)受講します。
受講者の受講状況に応じて、補講を行う場合があります。
時数 12コマ
時間数(コマ数✕1.5) 18時間
授業の概要  MATLABは、行列やベクトルなどに関する数値計算、関数とデータの解析及び可視化、アルゴリズム開発、グラフィカルインターフェイスの機能を有する数値解析プログラミング言語であり、工学、自然科学、経済学など幅広い分野で利用され、制御、信号処理、人工知能、データ解析、機械学習や深層学習アルゴリズムの開発において重要な役割を果たしている。この講義では、MathWorks社のオンラインコースに基づき、初心者を対象とし、MATLABの基本を学ぶ。まず、MATLAB環境、変数、データおよび関数の扱い方法、数学演算と可視化、プログラミングの基礎を勉強しながら、プログラミングの基本技法を習得する。次に、行列の固有値固有ベクトル、線形方程式と非線形方程式、微分方程式、統計問題に関する数値計算演習を行う。
 この講義はMATLABの入門授業である。MATLAB初心者で科学数値計算に関する専門科目やアルゴリズムを履修したい方は是非この授業を履修してほしい。
到達目標 ・MATLABプログラミング環境を理解する。
・MATLABコマンド、変数、関数、データに関する基本操作方法、技法を理解する。
・簡単なスクリプトに添削、目的に応じる数値計算・数値解析を実行できる。
・プレゼンテーションのためのデータ表現、可視化ができる。
・修得した知識や技能も用いてサンプルプログラムを読む・理解することができる。
・修得した知識や技能に基づいて応用問題を解決するプログラムが作成でき、実践力を高めることができる。
履修上の注意
(準備学習・前提知識)
・線形代数、微分方程式、統計、数値計算の基本知識
・もし他のプログラム言語の知識があれば、MATLABの基本技法の学習にも役立つ
授業計画・内容 授業の前半はMATLAB基礎を学ぶ入門編であり、後半は数値計算応用を実習する応用編である。
1.MATLABのコマンドと行列の基本。MATLAB でコマンドの入力、変数、ベクトルと行列の作成、データのインポート、配列インデックスを用いた配列要素の操作と基本計算
2.MATLAB関数。関数の呼び出し、プロット関数、関数ドキュメンテーションの活用
3.プログラミング。MATLABスクリプト、エディター、論理配列、プログラム作成、恒星運動に関する数値計算
4.MATLABによる線形方程式の解法。線形方程式の行列表現、バックスラッシュ演算子、線形方程式の求解
5.固有値と固有ベクトルの計算。行列の固有値と固有ベクトル、固有値と固有ベクトルのMATLAB関数、数値計算、固有値分解
6.非線形方程式の根の探索。関数の根、根の探索問題の定式化、根の可視化
7.二分法による根の探索。根の探索アルゴリズムである二分法に関する説明、根を求めるための区間の選択、二分法の実現コード
8.MATLAB関数fzeroによる根の探索。根の探索用MATLAB関数の紹介、無名関数の作成、fzero関数、複数の根の求解
9.MATLABにおける常微分方程式(ODE)。常微分方程式の紹介、常微分方程式実例、常微分方程式関数の記述、MATLABODE ソルバー、ode45関数、常微分方程式の数値的な解法、解構造体
10.連立常微分方程式数値的な解法。1次ODE 系の関数記述、ode45関数を使用した微分方程式系の解法
11.データの統計と分布解析によるデータ探索。データの可視化、中心性と広がりの尺度、データの分布
12.データへの曲線の近似。線形回帰、近似の評価、非線形回帰、線形内挿、非線形内挿
事前・事後学習の内容 勉強の効率を高めるために、毎回の授業の前に関連するMATLAB関数と変数のフォーマットをあらかじめ理解する。
授業の後に実習のプログラムコードを再確認し、学習したMATLABの基本知識と技法を復習する。
成績評価の方法 オンラインの実習課題の完成度
(70%以上)
教科書・参考書等 MathWorks社のWeb資料を参考ください。
MATLAB入門,https://jp.mathworks.com/help/matlab/getting-started-with-matlab.html
MATLAB入門,https://jp.mathworks.com/help/pdf_doc/matlab/getstart_ja_JP.pdf
MATLABコース (1) MATLAB入門,(2) MATLAB基礎,(3) MATLAB による線形代数(4) MATLAB による非線形方程式の解法, (5) MATLAB による常微分方程式の解法,(6)MATLAB による統計解析,https://matlabacademy.mathworks.com/jp
キーワード MATLAB、数値計算、データ可視化、スクリプト、線形方程式、固有値、非線形方程式、常微分方程式、統計解析