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デジタルの基本である2進法から、どのようにコンピュータが、四則演算を行うまでなったのか基礎から振り返ります。インターネットの進展、デジタル・トランスフォーメーション (DX) とは何か、人工知能 AI の意味と意義を、ゼミ生と一緒に学ぶことができます。

指導教員とゼミ生が議論を交わしながら、自分の頭で考え、検証。

本書では、ブラックボックス化していたデジタル機器の動作原理を解きほぐしていきます。

もくじ

はじめに　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3

第1章　デジタルの基本　・・・・・・・・・・・・・・・ 9
1. 1. アナログとデジタル　9
1. 2. 2進数　12
1. 2. 1.　12進数　15
1. 2. 2.　16進数　16
1. 2. 3.　2進数の少数　20
1. 2. 4.　少数の足し算　24
1. 2. 5.　2進数の掛け算　26
1. 2. 6.　2進数の引き算　27
1. 2. 7.　2進数の割り算　28
1. 3.　ビットとバイト　30
1. 4.　紙リールへの記録　32
1. 5.　プログラミング言語　36
1. 5. 1.　機械語　36
1. 5. 2.　プログラミング言語　36
1. 5. 3.　BASIC言語　39
1. 6.　容量　42
1. 7.　デジタルの世界　44

第2章　ハードウェア　・・・・・・・・・・・・・・・・ 47
2. 1.　半導体とドーピング　50
2. 2.　ダイオード　53
2. 3.　正孔の移動　55
2. 4.　トランジスタ　58
2. 5.　ON/OFFを制御するトランジスタ　66
2. 6. 　電界効果トランジスタ　67
2. 7.　メモリ　71
2. 7. 1.　磁気記録　73
2. 7. 2.　フロッピーディスク　77
2. 7. 3.　光磁気ディスク　79
2. 7. 4.　光ディスク　82
2. 7. 5.　ハードディスク　86
2. 7. 6.　フラッシュメモリ　89

第3章　論理回路　・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 94
3. 1.　 AND回路　95
3. 2.　OR回路　97
3. 3.　NOT回路　99
3. 4. 　ダイオードによるAND回路　102
3. 5.　ダイオードによるOR回路　105
3. 6.　トランジスタを使ったNOT回路　108
3. 7.　論理回路による計算　109
3. 7. 1.　半加算器　111
3. 7. 2.　NAND回路　112
3. 7. 3.　全加算器　115
3. 8.　コンピュータによる四則演算　121

第4章　インターネット　・・・・・・・・・・・・・・ 127
4. 1.　電波　131
4. 2.　アンテナと送受信　140
4. 2. 1.　送信　141
4. 2. 2.　受信用アンテナ　143
4. 2. 3.　ラジオ放送　145
4. 2. 4.　AM放送の原理　146
4. 2. 5.　検波　147
4. 2. 6.　ゲルマニウムラジオ　148
4. 2. 7.　FM放送　151
4. 3.　携帯電話の通信　152
4. 4.　Wi-Fiワイファイ　156
4. 4. 1.　有線LAN　156
4. 4. 2.　無線LAN　159
4. 5.　有線ケーブル　162
4. 5. 1.　銅線ケーブル　163
4. 5. 2.　ADSL回線　164
4. 5. 3.　ブロードバンド　166
4. 5. 4.　同軸ケーブル　167
4. 5. 5.　ケーブルテレビ　169
4. 6.　光ファイバー　171
4. 7.　衛星通信　176
4. 8.　GPSの原理　180
4. 9.　海底ケーブル　183
4. 10.　インターネット　187
4. 11.　電子メール　197
4. 12.　ソーシャル・ネットワーキング・サービス　202

第5章　デジタル・トランスフォーメーション　・・・・ 208
5. 1.　エドテック　209
5. 2.　内なるDX　214
5. 3.　注目される DX　222
5. 4.　デジタイゼーション　224
5. 5.　デジタライゼーション　229
5. 6.　デジタライゼーションの成功例　231
5. 6. 1.　ネットフリックス　231
5. 6. 2.　アマゾン　233
5. 6. 3.　アントレプレナーシップ　235
5. 7.　レガシーシステムの刷新　237
5. 8.　2025年の崖　242
5. 9.　コロナとDX　245
5. 10.　大学のDX　246
5. 11.　大規模公開オンライン講座　253
5. 12.　DXレポート2　257
5. 13.　GIGAスクール構想　258
5. 14.　セキュリティ　262
5. 15.　デジタルガバメント　268
5. 15. 1.　PCの高度化　270
5. 15. 2.　サーバによる管理　272
5. 15. 3.　データセンター　273
5. 16.　クラウドとは　275
5. 17.　クラウド導入の例　280
5. 17. 1.　電子カルテ　280
5. 17. 2.　行政サービス　282
5. 18.　クラウドサービス　285

第6章　人工知能－AI　・・・・・・・・・・・・・・・ 291
6. 1.　シンギュラリティ　294
6. 2.　機械学習　296
6. 3.　教師あり学習　299
6. 4.　強化学習　301
6. 5.　ディープ・ラーニング　304
6. 6.　教師なし学習　312
6. 7.　科学は万能か　315
6. 8.　 3体問題　316
6. 9.　多体問題　318
6. 10.　人間の柔軟性　321
6. 11.　自然観察　324
6. 12.　実験　324
6. 13.　AIを使いこなす　327
6. 13. 1.　チャットボット　328
6. 13. 2.　研究分野への応用　330
6. 14.　AIの失敗　333

おわりに　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 338

著：村上 雅人
理工数学研究所 所長 工学博士
情報・システム研究機構 監事
2012 年より2021 年まで芝浦工業大学学長
2021 年より岩手県DX アドバイザー
現在、日本数学検定協会評議員、日本工学アカデミー理事
技術同友会会員、日本技術者連盟会長
著書「大学をいかに経営するか」（飛翔舎）
「なるほど生成消滅演算子」（海鳴社）
など多数

著：小林 信雄
理工数学研究所　主任研究員
1997年　芝浦工業大学大学院　金属工学専攻卒業
1997-2019年　半導体製造装置メーカ勤務
編集「低炭素社会を問う」「エネルギー問題を斬る」(飛翔舎) など