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R言語による理工系学生用の大規模データ処理・分析の教育支援ソフト開発に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11596
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分62030:学習支援システム関連
研究機関熊本高等専門学校

研究代表者

村上 純  熊本高等専門学校, 電子情報システム工学系HIグループ, 教授 (40174271)

研究分担者 石田 明男  熊本高等専門学校, リベラルアーツ系理数グループ, 助教 (80633619)
山本 直樹  熊本高等専門学校, 電子情報システム工学系HIグループ, 教授 (70259969)
大石 信弘  熊本高等専門学校, 電子情報システム工学系TEグループ, 教授 (00203703)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードデータサイエンス教育 / 大規模データ / R言語 / 分散処理 / 3Dパズル / テンソル分解 / 因果分析 / ビッグデータ / 3D数理パズル / 3-D数理パズル / 低次元分解 / 大規模データ処理 / 教育支援システム / 統計解析
研究成果の概要

理工系学生にR言語を用いて大規模データの処理や分析を行うために必要なスキルを身に付けさせる教育支援ソフト開発を行った。
まず多次元データ処理教育用に3Dパズルを利用してオンラインでテンソル分解を学習できる教材を開発し有効性を確かめた。次に分散処理教育のためにSparkフレームワーク環境でR言語を動作させ、機械学習やTwitterデータによる株価分析などの応用例をコンテンツとして作成した。また因果関係分析もデータ分析の例題として取り上げコンテンツとした。
以上のように単なるR言語の使用法や統計教育ではなく、大規模データ処理の基礎から応用までを目的に分散処理環境も含めたコンテンツ作成を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我国ではAIやデータサイエンス人材の育成が急務で大学ではそれらを学べる環境が整い始めている。我々は従来からテンソル分解計算や応用、教育を行ってきたが、大規模データ処理や機械学習でよく用いられるTensorFlowプラットフォームの普及で、その基礎のテンソル分解が注目されてきた。
本研究ではR言語を用い、テンソル分解を分かり易く学ぶため3Dパズルを用いたオンライン用学習コンテンツを作成し、有効性を確かめた。また大規模データ処理で必要な分散処理教育のためSparkフレームワーク環境下での学習コンテンツなども作成した。
これらのコンテンツにより、データサイエンス教育の普及に貢献できると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 1件、 オープンアクセス 13件、 査読あり 7件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] 非構造化データのテンソルデータ処理教育への導入事例2022

    • 著者名/発表者名
      山本直樹, 石田明男, 村上純
    • 雑誌名

      熊本高等専門学校研究紀要

      巻: 13 ページ: 59-62

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Online Learning Materials for Tensor Data Processing Exercises2022

    • 著者名/発表者名
      S. Abe, A. Ishida, J. Murakami, N. Yamamoto
    • 雑誌名

      International Journal of Information and Education Technology

      巻: 12 ページ: 194-202

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] TE科2年生における欠点科目数の因果分析2022

    • 著者名/発表者名
      大石信弘
    • 雑誌名

      熊本高等専門学校研究紀要

      巻: 13 ページ: 67-70

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 5×5×5の立方体電球点灯パズルについて2021

    • 著者名/発表者名
      扇塚和希, 石田明男, 村上純, 山本直樹
    • 雑誌名

      初等数学

      巻: 91 ページ: 16-19

    • NAID

      40022643858

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 第87号60頁の4×4×4立方体パズルについて(後編)2021

    • 著者名/発表者名
      石田明男, 扇塚和希, 山本直樹, 大石信弘, 村上純
    • 雑誌名

      初等数学

      巻: 90 ページ: 18-22

    • NAID

      40022496995

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Development of Online Learning Material for Data Science Programming Using 3D Puzzle2021

    • 著者名/発表者名
      N. Yamamoto, A. Ishida, K. Ogitsuka, N. Oishi, J. Murakami
    • 雑誌名

      International Journal of Information and Education Technology

      巻: 11 ページ: 154-163

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] マクマホン立方体を用いたテンソルデータ処理に関するデータサイエンス教育の試み2021

    • 著者名/発表者名
      山本直樹, 石田明男, 大石信弘, 村上純
    • 雑誌名

      熊本高等専門学校研究紀要

      巻: 12 ページ: 45-48

    • NAID

      130007987103

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 第87号60頁の4×4×4立方体パズルについて(前編)2020

    • 著者名/発表者名
      石田明男, 扇塚和希, 山本直樹, 大石信弘, 村上純
    • 雑誌名

      初等数学

      巻: 89 ページ: 15-19

    • NAID

      40022384721

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A Causal Analysis by Structural Equation Modeling of Sleep Monitoring Sensor Data2020

    • 著者名/発表者名
      N. Oishi, A. Ishida, N. Yamamoto, J. Murakami
    • 雑誌名

      International Journal of Electronics and Electrical Engineering

      巻: 8 ページ: 58-62

    • NAID

      130007966580

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 多次元データ分解の手法を用いた立体パズルの解法 (その6)2020

    • 著者名/発表者名
      石田明男, 山本直樹, 大石信弘, 村上純
    • 雑誌名

      初等数学

      巻: 88 ページ: 28-32

    • NAID

      40022242508

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 睡眠見守りセンサーデータの構造方程式モデリングによる因果分析2020

    • 著者名/発表者名
      大石信弘, 山本直樹, 石田明男, 村上純
    • 雑誌名

      熊本高等専門学校研究紀要

      巻: 11 ページ: 83-86

    • NAID

      130007966580

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] マクマホン立方体を用いたテンソル分解理解支援の教材開発2020

    • 著者名/発表者名
      山本直樹, 石田明男, 大石信弘, 村上純
    • 雑誌名

      熊本高等専門学校研究紀要

      巻: 11 ページ: 79-82

    • NAID

      130007966581

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Teaching Tool for Supporting Understanding of Tensor Decomposition Using MacMahon’s Coloured Cubes2020

    • 著者名/発表者名
      N.Yamamoto, A.Ishida, N.Oishi, J.Murakami
    • 雑誌名

      International Journal of Information and Education Technology

      巻: 10 ページ: 14-19

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 多次元データ分解の手法を用いた立体パズルの解法 (その5)2019

    • 著者名/発表者名
      石田明男, 山本直樹, 大石信弘, 村上純
    • 雑誌名

      初等数学

      巻: 87 ページ: 21-25

    • NAID

      40022077957

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 多次元データ分解の手法を用いた立体パズルの解法 (その4)2019

    • 著者名/発表者名
      石田明男, 山本直樹, 大石信弘, 村上純
    • 雑誌名

      初等数学

      巻: 86 ページ: 20-24

    • NAID

      40021950696

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] テンソル分解プログラミングの理解支援のための立体パズルの利用2019

    • 著者名/発表者名
      山本直樹, 石田明男, 村上純
    • 雑誌名

      ソフトウェア・シンポジウム2019 in 熊本 論文集

      巻: 1 ページ: 115-124

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] カラーダイスパズルを利用したn-モード行列展開の理解支援アプリの試作2019

    • 著者名/発表者名
      山本直樹、石田明男、村上純、大石信弘
    • 雑誌名

      熊本高等専門学校研究紀要

      巻: 10 ページ: 75-78

    • NAID

      130007975546

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 多次元データ分解の手法を用いた立体パズルの解法(その3)2019

    • 著者名/発表者名
      石田明男、山本直樹、大石信弘、村上純
    • 雑誌名

      初等数学

      巻: 85 ページ: 19-22

    • NAID

      40021788969

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] テンソル分解プログラミングの理解支援のための立体パズルの利用2019

    • 著者名/発表者名
      山本直樹、石田明男、村上純
    • 雑誌名

      ソフトウェア・シンポジウム2019 (SS2019) 論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 多次元データ分解の手法を用いた立体パズルの解法 (その2)2018

    • 著者名/発表者名
      石田明男、山本直樹、大石信弘、村上純
    • 雑誌名

      初等数学

      巻: 84 ページ: 21-25

    • NAID

      40021659367

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Solving 3-D Puzzles Using Tensor Decomposition and Application to Education of Multidimensional Data Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      A. Ishida, N. Yamamoto, J. Murakami, and N. Oishi
    • 雑誌名

      International Journal of Machine Learning and Computing

      巻: Vol.8,No.5 ページ: 447-453

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 共分散構造分析を用いた国立高専学習到達度試験(数学)の分析2022

    • 著者名/発表者名
      石田明男, 山本直樹, 村上純
    • 学会等名
      熊本高等専門学校メガミーティング2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] テンソルデータ処理プログラミング学習のためのe-Learning教材の開発2022

    • 著者名/発表者名
      阿部将太, 山本直樹, 石田明男, 村上純
    • 学会等名
      熊本高等専門学校メガミーティング2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] テンソル分解による気象データの分析に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      渡邊野々香, 山本直樹
    • 学会等名
      令和3年度熊本高等専門学校卒業研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 経済新聞のツイートを用いた株価予測に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      守田伊寿, 山本直樹
    • 学会等名
      令和3年度熊本高等専門学校卒業研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] クロネッカー積を応用したHOSVDの数値計算法に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      坂本颯, 村上純
    • 学会等名
      令和3年度熊本高等専門学校卒業研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of Online Learning Materials for Tensor Data Processing Exercises2021

    • 著者名/発表者名
      S. Abe, A. Ishida, J. Murakami, N. Yamamoto
    • 学会等名
      2021 12th International Conference on Networking and Information Technology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高専専攻科におけるテンソルデータ処理プログラミング教育の実践2021

    • 著者名/発表者名
      山本直樹, 石田明男, 村上純
    • 学会等名
      ソフトウェアシンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] R環境におけるSparkを用いた多次元データ処理に関する学習コンテンツの開発2021

    • 著者名/発表者名
      岡田大幸,山本直樹,村上純
    • 学会等名
      令和2年度熊本高等専門学校専攻科特別研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ベイジアンネットワークを用いた因果関係の分析2021

    • 著者名/発表者名
      五嶋千賀哉,村上純,山本直樹
    • 学会等名
      令和2年度熊本高等専門学校専攻科特別研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 因果分析による睡眠環境の最適化に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      松岡功機,大石信弘,村上純
    • 学会等名
      令和2年度熊本高等専門学校専攻科特別研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 立体パズルの計算複雑性とZDDを用いた解列挙アルゴリズムに関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      扇塚和希,村上純,山本直樹
    • 学会等名
      令和2年度熊本高等専門学校卒業研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] テンソルを用いた3Dパズルゲームの開発に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      大谷脩斗,山本直樹,村上純
    • 学会等名
      令和2年度熊本高等専門学校卒業研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] MCMCを用いたベイズ統計モデリングによる因果分析に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      船津祐,村上純,山本直樹
    • 学会等名
      令和2年度熊本高等専門学校卒業研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Online Learning Material for Data Science Programming Using 3D Puzzle2020

    • 著者名/発表者名
      N.Yamamoto, A.Ishida, K.Ogitsuka, N.Oishi, J.Murakami
    • 学会等名
      2020 11th International Conference on Networking and Information Technology, 2020 9th International Conference on Software and Information Engineering (online)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Causal Analysis by Structural Equation Modeling of Sleep Monitoring Sensor Data2020

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiro Oishi, Naoki Yamamoto, Akio Ishida, Jun Murakami
    • 学会等名
      2020 IEEE 5th International Conference on Big Data Analysis (online)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ベイズ統計モデリングに関する基礎的研究2020

    • 著者名/発表者名
      井上真雷,村上純,山本直樹
    • 学会等名
      令和元年度熊本高等専門学校卒業研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] StanとRによるベイズ統計の基礎に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      志水悠真,村上純,山本直樹
    • 学会等名
      令和元年度熊本高等専門学校卒業研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 立体パズルを用いた多次元データ教育への応用2020

    • 著者名/発表者名
      市原匠,山本直樹,村上純
    • 学会等名
      令和元年度熊本高等専門学校卒業研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Sparkを利用したデータ分析に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      井山奏汰,山本直樹,村上純
    • 学会等名
      令和元年度熊本高等専門学校卒業研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Teaching Tool for Supporting Understanding of Tensor Decomposition Using MacMahon’s Coloured Cubes2019

    • 著者名/発表者名
      N.Yamamoto, A.Ishida, N.Oishi, J.Murakami
    • 学会等名
      2019 10th International Conference on Networking and Information Technology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 情報リテラシーとしてのR言語による統計教育について2019

    • 著者名/発表者名
      村上純
    • 学会等名
      ソフトウェア・シンポジウム2019「未来を切り開くソフトウェア教育の可能性を探る」WG
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] テンソル分解プログラミングの理解支援のための立体パズルの利用2019

    • 著者名/発表者名
      山本直樹, 石田明男, 村上純
    • 学会等名
      ソフトウェア・シンポジウム2019 in 熊本(SS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3-Dパズルを用いたテンソル分解教育の取り組み2019

    • 著者名/発表者名
      山本直樹, 石田明男, 村上純, 岡田大幸, 坂口梨子
    • 学会等名
      熊本高専メガミーティング2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] R言語によるアンケートデータの因果分析の公開講座の取り組み2019

    • 著者名/発表者名
      村上純, 山本直樹, 石田明男, 大石信弘, 五嶋千賀哉, トゥーグー
    • 学会等名
      熊本高専メガミーティング2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] テンソル分解プログラミングの理解支援のための立体パズルの利用2019

    • 著者名/発表者名
      山本直樹、石田明男、村上純
    • 学会等名
      ソフトウェア・シンポジウム2019 in 熊本 (SS2019) 発表予定
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] テンソル分解の理解支援のための行列展開による立体パズルの求解2018

    • 著者名/発表者名
      山本直樹,石田明男,大石信弘,村上純
    • 学会等名
      平成30年度(第71回)電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Solving 3-D Puzzles Using Tensor Decomposition and Application to Education of Multidimensional Data Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      A. Ishida, N. Yamamoto, J. Murakami, and N. Oishi
    • 学会等名
      2018 10th International Conference on Software Technology and Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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