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情報リテラシ第一 第6回

2020年6月8日 (月) 1-2限
  1. 前回までのあらすじ
  2. コンピュータの原理 (復習)
  3. データの情報量
  4. データ圧縮とは
  5. インターネットの仕組み (復習)
  6. 本日のまとめ・小課題
  7. クラス共通課題2の説明
  8. 次回予告

雑談:

知っておくとネタにできる心理学の有名な実験:

連絡事項

授業アンケート提出方法

(ここは授業中に説明します)

第2Qの履修申告

0. 前回までのあらすじ

演習 6-1. (前回の復習)
  1. コンピュータの4大装置とは何か?
  2. コンピュータ上では、あらゆる情報は「?」と「?」のみで表される。
  3. 「1ビット」とは何か説明せよ。
  4. 「1バイト」とは何か説明せよ。

1. コンピュータの原理 (復習)

2. データの情報量

コンピュータでは、おもに以下のようなデータを扱う:

2.1. 数値 (整数) を 0 と 1で表すには

2.2. 文字を 0 と 1で表すには

文字データの問題点

2.3. 文字の情報量

文字の情報量 = (文字数) × 3バイト
演習 6-2. 文字の情報量
  1. 夏目漱石「坊っちゃん」は約4万文字ある。これを表すのに必要な情報量は何バイトか。
  2. Wikipedia日本語版における文章部分のみを合計すると、約50億文字になる。 これを表すのに必要な情報量は何ギガバイトか。

2.4. 画像を 0 と 1で表すには

白黒の画像を表す情報量 = (縦ピクセル数) × (横ピクセル数) ビット

2.5. 色を 0 と 1で表すには

1つの色を表す情報量 = 3バイト

2.6. 画像の情報量

カラー画像の情報量 = (縦ピクセル数) × (横ピクセル数) × 3バイト
演習 6-3. 画像の情報量
  1. HD解像度の映像は、1920×1280ピクセルある。 この一枚の画像を表すのに必要な情報量は何バイトか。
  2. iPhone X のカメラは、12Mピクセルの画素をもっている。 これで撮影した一枚の写真を表すのに必要な情報量は何バイトか。 また、これは新約聖書 (120万バイト) のおよそ何倍か。

2.7. 音声を 0 と 1で表す

音声の情報量 = (秒数) × (チャンネル数) × 88,000バイト

2.8. 動画の情報量

動画の情報量 = (1コマ分の画像の情報量) × (コマ数)
演習 6-4. 動画の情報量
  1. HD画質で毎秒30コマの映像 1時間分は何バイトか。
  2. a. の映像にモノラル 44.1KHz の音声がついていると仮定すると、 合計で何バイトになるか。

2.9. データの「形式」とは

3. データ圧縮とは

3.1. データ圧縮技術の種類

3.2. 圧縮による情報量の削減

データ圧縮技術は、こんにちデータを送受信する際にはほぼ必須となっている。
圧縮なし圧縮あり
メール1通100KB20KB
写真1枚10MB1MB
動画1本10GB100MB

4. インターネットの仕組み (復習)

4.1. どうやって通信するのか?

線は一本しかないのに、複数のコンピュータが同時に通信できる。 → パケット交換

4.2. サーバとクライアント

ネットワークにつながっているコンピュータには2種類ある:

4.3. IPアドレスとは

4.4. 実際のパケット

4.5. URLとは?

4.6. Domain Name System (DNS)

演習 6-5. pingコマンドを使ったサーバ検査実験

パソコンには、インターネット上にある特定のサーバが 本当に応答しているか否かを検査するプログラム "ping" が附属している。 ここではそれを使って、実際にいくつかのサーバの応答を検査してみる。

  1. パソコンで「コマンド プロンプト」 (Mac の場合は、「ユーティリティ」フォルダ内にある「ターミナル」) アプリを起動せよ。
  2. 以下のコマンドを入力し、Enter を押せ:
    (コマンドが無反応になった場合は、Ctrl + C を押して止める。)
    1. ping 127.0.0.1
      (自分自身の PC の応答をチェックする)
    2. ping 198.41.0.4
      (世界にあるルートサーバの 1つをチェックする)
    3. ping a.root-servers.net
      (b. と同じサーバをチェックするが、IPアドレスではなく名前で指定する)
  3. アプリの実行方法がわからない場合は、ウェブサイト https://pingtool.org/ を使ってもよい。

4.7. World Wide Web (WWW) の動き

1. 2. 3. 4. 5. DNS サーバ WWW (ウェブ) サーバ PC 自分
  1. ブラウザに URL "https://www.titech.ac.jp/" が入力される。
  2. クライアント (PC) が DNS サーバを使って、この名前を IPアドレス (131.112.244.84) に変換する。
  3. クライアントが指定されたIPアドレスの WWW サーバにパケットを送る。(HTTP)
  4. HTMLファイルがサーバからクライアントに送られる: 
    <!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
<title>東京工業大学</title>
<a href="/entrance_information/">入試情報</a>
<a href="/maps/index.html">アクセス</a>
...
  5. ブラウザがデータを画面上に表示する。
  6. ユーザがリンクをクリックすると、そのリンク先の URL を使って 2. に戻る。
演習 6-6. ウェブブラウザの動作

以下の質問について ○ か × かを答えよ。

  1. 文字だけのページよりも画像が沢山使われているページのほうが、通信量が多い。
  2. アドレスに ".jp" がついているサーバは、必ず日本国内にある。
  3. ブラウザがページを表示している間ずっと、通信が発生している。

4.8. ブラウザがうまく動かない場合

  1. URL の形式がおかしい。
    例: moo://w4i♥zqs♪x>よ-\o/-
  2. 名前から IPアドレスが変換できない。
    例: http://oosamanomimiharobanomimi.com/
  3. ケーブルが切れている・パケットが到達できない。
    例: http://10.10.10.10/
  4. サーバの電源が切れている。
    例: http://192.168.xxx.xxx/
  5. 「お探しのページは見つかりません」
    例: https://www.titech.ac.jp/moo/
  6. サーバのデータがうまく解釈できない。
ワンポイント
インターネット上の有名なサイトが止まっている場合は、 上のような ping コマンドを使って検査する以外にも、 以下のような「障害チェック」サイトを使って調べることもできる。

5. 本日のまとめ・小課題

演習 6-7. (本日の小課題)

6. クラス共通課題2の説明

クラス共通課題は、全クラス共通の (やや大変な?) 課題です。

クラス共通課題2

7. 次回予告

Yusuke Shinyama