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対象課程	科目名	単位数	科目コード	開講時期	授業科目区分
博士前期課程（修士課程）	ＩｏＴ特論 IoT	3	2467-01	2024年度後学期	関係科目

担当教員名
中沢　実

授業科目の学習・教育目標

キーワード

学習・教育目標

1.インフラ技術 2.IoTデバイス 3.ワイヤレス技術 4.クラウド技術 5.コンテナー技術

この授業では、IoTをシステムとして完結させるためにいくつかの要素技術を学習するとともに、それらを組み合わせたプロトタイプ作りを経験することになる。特に、IoT作成に必要な技術としては、1. インフラ技術、2. IoTデバイス、3. ワイヤレス技術、4. クラウド技術、5. コンテイナー技術と考えられる。この部分を15週の中で説明を英語で行なっていく。

授業の概要および学習上の助言

IoTの基礎能力を測定するための実践的なトレーニングである演習や課題を通して、演習レポートで評価する。 1.インフラ技術ネットワークの設計・構築・運用を可能にする技術を習得する。主にTCP/IPにおける各レイヤの役割、ネットワーク構築に必要な知識・運用能力を身につける。 2. IoTデバイスその時々において一番需要のあるデバイスを活用する。過去にはArduino、RasberryPI、M5Stackを活用している。それらのデバイスにセンサーやアクチュエーターを設置し、エンドデバイスとして活用する。 3. ワイヤレス技術 IoTにおいて、IoTデバイスをどのようなインフラを接続するかは実施したいシステムに依存する部分がある。本授業においては、3G-5Gなどの公衆無線、WiFIなどの無線LAN、さらにはLPWAやBLEなどのワイヤレス技術が何に最適なワイヤレス技術であるのかを学ぶ。 4. クラウド技術 AWSもしくはAzureにおけるクラウドサーバ構築やクラウド管理機能について、具体例と演習を交えて実践する。 5. コンテナー技術クラウド技術を有効に扱ったり、他者に自分のプロダクトを活用してもらうためには、Dockerやkubernetesなどを活用する能力が望まれる。これらのコンテナー技術の活用方法や管理方法について実践する。

教科書および参考書・リザーブドブック
none

履修に必要な予備知識や技能
この科目では、基本的なコンピューターリテラシーやPythonなどのプログラミングスキルについての素養を求めます。ご自身のノートパソコンを使用します。Windows用Ubuntu/またはLinuxを使用します。

学生が達成すべき行動目標
No.
①	TCP/IPによるルーティング/ネットワーク問題の発見、解決、管理について理解する。
②	IoTデバイスを用いたプログラミングを通して、センサーやアクチュエータの動作を行える。
③	IoTに関する開発を行う際に、対照するプロダクトの適用に際して、適切なワイヤレス環境を選定できる
④	クラウド技術を用いることで、サーバ構築を行う。サーバを介してのAI適用やIoTにおける情報管理が適切に行える。
⑤	コンテナー技術を用いることで、クラウド環境においてスケール可能な仕組みを学ぶ。
⑥	最終的に、いくつかの要素からなるIoTシステムのプロトタイプを構築し、プレゼンテーションとデモを行う。

達成度評価
評価方法	試験	クイズ小テスト	レポート	成果発表 (口頭・実技)	作品	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	0	0	50	50	0	0	0	100

評価の要点
評価方法	行動目標		評価の実施方法と注意点
試験	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
クイズ小テスト	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
レポート	①	レ	2-3回の講義につき、１つのレポートの提出を求める。 - どのようなIoTシステムのプロトタイプを作成するのかをレポート - 演習中に行ったIoTデバイスの動作に関するレポート - 演習中に行ったワイヤレス技術に関する適用領域に関するレポート - AWSを用いたハンズオンに対する実施報告 - Dockerを適用・運用に関する実施報告
	②	レ
	③	レ
	④	レ
	⑤	レ
	⑥	レ
成果発表 (口頭・実技)	①		最終週には、学習した内容を使って作品を説明し、プレゼンテーションを行う。
	②	レ
	③
	④	レ
	⑤
	⑥	レ
作品	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
ポートフォリオ	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
その他	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥

具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安	標準的な達成レベルの目安
IoTシステムを構築するために、効果的な計画・構築・監視するための知識やスキルを獲得している。特に、 1. インフラ技術 2. IoTデバイス 3. ワイヤレス技術 4. クラウド技術 5. コンテナー技術に関しては、高度が知識が求められるがそれを活用することできる。	IoTシステムを構築するために、効果的な計画・構築・監視するための知識やスキルが必要とされる　特に、 1. インフラ技術 2. IoTデバイス 3. ワイヤレス技術 4. クラウド技術 5. コンテナー技術に関しては、自分で調査をして、取り組むことができる。

※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間（例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間／週）を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。

授業明細
回数	学習内容	授業の運営方法	学習課題予習・復習	時間：分※
1	授業のガイダンスを行うとともに、履修者のスキルを確認を行い、履修可能かどうかを確認する。	面談・講義	(予習) 履修者自身の研究テーマの概要を作成してくる。 (復習) 自身のテーマに対してIoT的要素があるかどうかを検討する	90 150
2	これまでに教員の研究室において実施してきたIoTシステムの紹介を行うとともに、どのような技術が用いられてきたのかを紹介する。	講義	(予習) M5Stack、センサーについて準備を行う (復習) IoTのプロトタイプを作成するための開発環境を準備する	120 120
3	M5Stackのハンズオンを行う。(プログラミングからセンサーやアクチュエータの動作まで)	講義	(予習) M5Stack、センサーについて事前に動作確認をしておく (復習) M5Stackをインターネットに接続するための環境整備をしておく	100 140
4	M5Stackのハンズオンを行う。(インターネットを使ったサービスまで行う)	講義	(予習) M5Stackとインターネットサービスの接続を行う。 (復習) 簡単なプロトタイプを作成し、レポートする。	100 140
5	AWS(Amazon WEB Service)に利用説明 AWS IoT Coreに関する説明とハンズオンを行う。	講義	(予習) 事前に配布されるAWSの利用ガイドに沿って利用可能な状態にする (復習) AWS IoT Coreを用いて、利用方法を確認する。	100 140
6	AWS IoT CoreとM5Stackを用いて簡易なIoTのプロトタイプシステムを構築する。	講義	(予習) 事前にM5StackとAWS IoT CoreがM QTTで通信できることを確認する。 (復習) 簡易なIoTのプロトタイプシステムの作成結果についてレポートを作成する。	100 140
7	- AWS Cloud Service (AWS)環境の理解。 - AWS CDK環境の構築を行う。 - CDKを用いて、EC2を使いこなす。 - 機械学習に関する基礎を行う。(線形回帰、学習プロセス、パーセプロン)	講義	(予習) AWSに関する利用方法やEC2について学習する。 (復習) 授業中の行うハンズオンの結果をレポートする。	100 140
8	- AWS CDK環境の構築を行う。 - CDKを用いて、機械学習を行うためのシステム構築を学習する。 - 機械学習に関する学習を行う。(MLP, CNN, AutoEnc oder)	講義	(予習) AWSに関する利用方法について学習する。 (復習) 授業中の行うハンズオンの結果をレポートする。	100 140
9	- M5StackとAmbientサービスの接続を行うハンズオンを実施する。 - サーバ側においてAIを活用したプログラミングを行うことで何かしらの分類システムを構築する。	講義	(予習) AWS、M5Stackに関する利用方法について学習する。 (復習) 授業中の行うハンズオンの結果をレポートする。	100 140
10	- AWSにおけるGPUを用いた深層学習のための基盤構築ハンズオンの実施 - 機械学習に関する学習を行う。(RNN, Transformer) - Docker コンテナーの活用方法 (part1)	講義	(予習) AWS、M5Stackに関する利用方法について学習する。 (復習) 授業中の行うハンズオンの結果をレポートする。	100 140
11	- 機械学習のためのハイパーパラメータ検索をパラレル化するためのAWS Batchの使用 - ChatGPTを用いたアプリケーション開発手法 - Docker コンテナーの活用方法(part2)	講義	(予習) Docker 活用のためのスクリプト利用方法の確認 (復習) ハンズオン結果のレポート作成	100 140
12	最終課題のためのIoTシステムのプロトタイプ作成準備	講義プレゼンテーション	(予習) プロトタイプシステムの概要作成 (復習) プレゼンテーションからの振り返り	100 140
13	最終課題作成のための準備	各自自習	各自プロダクト作成を行う。	240
14	最終課題作成のための準備	各自自習	各自プロダクト作成を行う。	240
15	最終プレゼンテーションを行い、相互評価を行う。	プレゼンテーションの実施。	最終レポートの作成	240