環境シミュレーション`07 講義の摘要 (Syllabus)

環境シミュレーション
環境シミュレーション'07 講義の摘要 (Syllabus)
井手
慎司
(研究室:B1-207,E-mail:ide@ses.usp.ac.jp)
1.担当
:環境科学部環境計画学科
2.教科書
:なし
3.参考書
:「Excel コンピュータシミュレーション」三井和男(森北出版)
「Excel で遊ぶ 手作り数学シミュレーション」田沼晴彦(講談社)
その他,授業中に適宜,紹介する.
4.教室
:A4-105
5.日程
:後期水曜 2 時限目
7) 11/21 オイラー法(河川モデル)(2)
10/01 後期開始
1) 10/03 はじめに,囚人のジレンマ
8) 11/28 栓をし忘れ浴槽に水(ルンゲ・クッター法)
2) 10/10 モンテカルロで乾 π(1)
9) 12/05 食うか食われるか,生態系のカオス
3) 10/17 モンテカルロで乾 π(2)
10) 12/12 一番いい答え
4) 10/24 ベスト・メートを探して
11) 01/23 パソコンの中の湖(1)
12) 01/30 パソコンの中の湖(2)
10/31 休講
5) 11/07 数値計算事始め
6) 11/14 オイラー法(河川モデル)
講義のキーワード:
モデルシミュレーションとは,Excel VBA について(Excel 関数,グラフ化,ユーザ定義関数,マクロ,プロ
シージャー他),物質収支と反応速度論,支配方程式(基礎方程式),初期条件,数値解析(データ型,誤差,
テイラー展開,数値積分,常微分方程式の解法),湖沼生態モデル,河川モデル,ゲーミング理論,連続系
シミュレーション,離散系シミュレーション,モンテカルロ法など
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環境モデリング
6.授業の進め方
この授業では,環境問題の理解と解決のために利
用されている様々なタイプのモデルと,それらモデ
ルを作成するためのモデリング手法,モデルを使っ
たシミュレーション技法について学ぶ.最も大切な
ことは,自分で実際,シミュレートしてみるという
ことである.
http://www.ses.usp.ac.jp/ses/kyouin/shakei/
gallery/idemodel.html
・ 本授業では基本的に Excel を使用する.最近のソ
フトに共通する特徴として,Excel にはオンライ
ン・マニュアルが用意されており,かなり細かな
使用方法まで調べられるようになっている.しか
し,必ずしも初心者が使いやすい形にはなってい
ないため,オンライン・マニュアルの使用に慣れ
ていないものは,各人で Excel(特に Excel VBA)
に関するマニュアル本を購入することをすすめ
る.
モデルシミュレーションのためのツールとして
は,Microsoft (MS) Excel を使用する.Excel には,
プログラミング言語として VBA (Visual Basic for
Applications)が用意されている.この VBA と Excel
本来の表計算機能を用いてシミュレーションプロ
グラムを構築してゆく(ただし授業中にパソコンを
使う演習は,いっさい行わない).
・ 私語その他,講義の妨げとなる(特に他人の迷惑
となるような)行為を厳禁する.授業中,目に余
るものについては注意を与える.注意が 3 回に達
したものは,その時点から授業への出席を禁止す
る.ただし,定期試験を受ける権利まで剥奪する
ものではない.
モデルやシミュレーションの概念は非常に幅広
い.主眼は数学モデルとそのコンピュータ・シミュ
レーションに置くが,より多様な概念まで含めて理
解してもらうために様々なモデルを紹介する.
7.成績の付け方
授業の成績は,以下にしめす出席点と定期試験の
点数の合計で評価する.
・ 授業の始めにその日に使うハンドアウトを配布
するが,欠席者の分まで取ってはならない.欠席
者は,必ず友達にコピーさせてもらうように.
出席点
・担当教員の名前くらいは憶えておくこと.
一回の出席について 3 点を与える.ただし,1 分
でも遅刻した場合には 1 点に,30 分以上の遅刻に
ついては 0 点とする.
数学モデル
定期試験
モデル(モデリング)
定期試験期間中に試験を実施する(持ち込み可).
試験は筆記試験問題が 3 題(うち 1 題はプログラム
課題)と Excel を使ったプログラム問題が 1 題で計
70 点満点.試験は CAI 教室で実施する予定.プロ
グラム問題の解答(Excel ファイル)は,メールに
添付する形で提出を求める.
シミュレーション
コンピュータ・シミュレーション
プログラミング
8.Office Hours
授業についての質問や相談を受けつけるための
Office Hours(研究室:B1-207)を設ける.日時は,
基本的に毎月曜日の 4,5 時限(事前のメールによ
る予約が望ましい).Office Hours 外の質問は,多
忙でないときにのみ受けつける.
図
9.注意事項,その他
・ 本授業では不定期に課題を出す.しかし,課題は
各自の復習のためであり,成績には勘案しない.
出席もそれほど重視しない.単位を取得したい者
は,Excel VBA によるシミュレーションプログラ
ムの作成に習熟し,試験でいい点を取ること.授
業で習ったことを自らがパソコンに向かって復
習することも暗黙の課題である.ちなみに本授業
で使用するプログラムすべてと,昨年度までの試
験問題は下記の URL でダウンロードできるよう
になっている.
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Excel 関数
Excel グラフ
VBA 関数
モデリング・シミュレーション・プログラミングの関
係