- 開講元
- 土木・環境工学系
- 授業形態
- 講義 / 演習 (対面型)
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 火1-2(南6号館「2F 219室」)
- クラス
- -
- 科目コード
- CVE.M303
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2024年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2024年3月14日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
media
講義の概要とねらい
コンピュータを用いた様々な解析は、今や多くの分野で必須のスキルになっている．本講義では，大規模数値計算などでよく用いられているFortran 90/95を用いて，プログラミングの基本的な文法や，研究・開発の現場で必要となる主な数値解析法のアルゴリズムや基本的なプログラミング方法を学習する．
この講義を通して，数値解析基礎・演習Aで修得した基本的なプログラミングの技術を応用してある程度実用的な数値解析のアルゴリズムを理解し，基本的な解析が可能なプログラムを作成出来るようになることを目指す．
到達目標
この講義を履修することによって，
(1) プログラミングのための基本文法を理解し，
(2) 研究・開発の現場で必要となる主な数値解析法のアルゴリズムを習得し，
(3) 自らのニーズに合わせて現象を数値解析するための基本的なプログラムを作成できるようになる．
(4) 有限要素法および最適化の基本的概念とアルゴリズムを理解して実装し，具体的な問題を解くことができるようになる。
キーワード
数値解析，アルゴリズム，Fortran，プログラミング，有限要素法(FEM)，最適化，particle swarm optimization (PSO)
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | ✔ 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
学術国際情報センターの端末を用いてプログラミングの基礎やアルゴリズムについて講義と演習を織り交ぜながら学習する．対面での演習が困難になった場合は，オンラインで実施する場合もある．
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 講義：最終課題，最適化手法(グリッドサーチ，PSO) | 最終課題の提示，グリッドサーチおよびPSOを持ちた最適化手法 |
| 第2回 | 演習：最適化手法の実装(グリッドサーチ，PSO) | 最終課題の提示，グリッドサーチおよびPSOを持ちた最適化手法の実装 |
| 第3回 | 講義：ポアソン方程式の有限要素法による解法 | ポアソン方程式の解法 |
| 第4回 | 演習：ポアソン方程式の有限要素法による解法 | ポアソン方程式の数値解析 |
| 第5回 | 講義：波動程式の有限要素法による解法 | 1次元波動方程式の解法 |
| 第6回 | 演習：波動程式の有限要素法による解法 | 1次元波動方程式の数値解析 |
| 第7回 | 演習：最終課題・質問等 | 最終課題の実装と質疑等 |
授業時間外学修（予習・復習等）
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する 予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
なし
参考書、講義資料等
講義資料等は必要に応じて講義前にT2SCHOLAを通して配布する．
また，以下の書籍を推奨するが授業では用いない．
松本敏郎・野老山貴行：みんなのFortran --基礎から発展まで--，名古屋大学出版会，2022, ISBN978-8158-1087-0
牛島省：数値計算のためのFortran90/95プログラミング入門，第2版，森北出版，2020, ISBN978-4-627-84722-4
Metcalf, M., Reid, J., and Chen, M.: Modern Fortran explained -- Incorporating Fortran 2018, Oxford university press, 2018, ISBN978-0-19-881188-6
成績評価の基準及び方法
レポートによって総合的に評価する。
関連する科目
- CVE.M301 ： 数値解析基礎・演習A
- CVE.M302 ： 応用数値解析・演習
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
基本的なプログラミング言語の文法を理解して簡単なプログラムを自分で書くことができること。CVE.M301を履修しているかそれと同等レベルのプログラミングについての理解を有していること。
本学の教育用計算機システムを用いて講義・演習を実施するが，受講生の個人所有のPCに計算環境をインストールして受講することも可能。ただし，新型コロナウィルスの再流行などにより，オンラインで開講することとなった場合は，個人所有のPCを用いて演習をせざるを得ない。そのような状況下では，Windows, MacOS, Linux等のOSがインストールされたPCを所有していなければ履修できないので，注意のこと。
