This course will provide a in-depth exploration of the foundational theory and practical applications of statistical machine learning, which plays a significant role in statistical data analysis and data mining. We will primarily focus on supervised and unsupervised learning, with an emphasis on supervised learning. The course will cover essential theoretical concepts such as maximum likelihood estimation and Bayesian inference, as well as introduce the concept of Probably Approximately Correct (PAC) learning.
Throughout the course, you will gain familiarity with various probabilistic models and predictive algorithms, including logistic regression, perceptrons, and neural networks. Additionally, we will touch upon advanced topics like semi-supervised learning, transfer learning, and sparse modeling, providing you with insights into the latest developments in the field of machine learning. In addition, opportunities for hands-on data analysis exercises will also be provided.

Understanding basic concepts, problems, and techniques of statistical learning and some of the recent topics.

1. Statistical Machine Learning
- Introduction to machine learning: historical perspective, basic concepts, and applications
- Regression and classification: linear regression, logistic regression, and neural networks.
- Inference framework and statistical learning theory: maximum likelihood estimation, regularization, Bayesian inference, Vapnik-Chervonenkis theory
- Model selection: performance measures, cross-validation, hyper-parameter selection

2. Advanced topics
- Semi-supervised learning
- Transfer learning
- Sparse modeling
- Deep neural networks
- Graph learning

特になし

Reports and/or final exam.

Basic knowledge about probability and statistics

自然科学や社会科学の様々な分野で偶然性の支配する現象は多いが、その中に存在する法則性を解明していく学問が確率論である。また確率論は数理統計を理解する上でも必須となっている。この講義ではこれら確率論の数学的基礎付けを講義する。

1. 確率事象、確率変数、独立性、条件付き確率などの直感的理解とともに、数学的な定式化も理解する。
2. 平均、分散、相関係数などの確率論的な意味を習得する。
3. ポアソン分布、正規分布どの基本的な確率分布が、どのような状況で現れるかを、その性質とともに理解する。
4. 大数の法則、中心極限定理などの極限定理を具体的な状況に即して理解する。

以下の内容を、フィードバック回を含め（試験週を除く）全15回にて行う。

１．確率【2〜3週】
　確率空間、確率の基本的性質（可算加法性）、確率事象、試行と独立性、条件付き確率
２．確率変数【4週】
　確率変数、確率変数の定める分布、離散分布、連続分布、多次元連続分布、
　平均、分散、モーメント、共分散、相関係数、確率変数の独立性、チェビシェフの不等式
３．確率分布【3週】
　二項分布、ポアソン分布、幾何分布、一様分布、正規分布、指数分布、多次元正規分布
４．極限定理【3〜4週】
　大数の（弱）法則、Stirling の公式、中心極限定理 (de Moivre-Laplaceの定理)
５．ランダムウォークとマルコフ連鎖（時間の都合により省略することがある。）【1〜2週】

「微分積分学（講義・演義）A,B」および「線形代数学（講義・演義）A,B」、または「微分積分学A,B」および「線形代数学A,B」の内容を既知とする。

主として定期試験によるが、それ以外の小テスト等を行う場合は担当教員が指示する。

予習、復習とともに、演習問題を積極的に解いてみることが必要である。

有機化学初学者を対象として有機化学の基礎知識・概念を修得することを目的とする。具体的には、有機化合物の構造、反応、物性の基礎に関して、生命科学、材料化学、物理化学の視点も含めて学習するとともに、有機化学への興味を喚起する。

有機化合物の構造や電子状態について学び、それが有機化合物同士の反応や物性にどのように影響するか、理解する。また、自然におけるさまざまな事象について、分子レベルで考える姿勢を身につける。

基本的には指定教科書の単元に従って以下のように講義を進める予定である。
ただし、講義の進行度合いに応じて時間配分などを変えることがある。

１．有機化合物の電子構造と化学結合【3週】
２．有機化学反応の基礎、有機化合物の命名法【2週】
３．有機化合物の立体構造【3週】
４．脂肪族炭化水素（アルカン，アルケン，アルキン）の性質と反応【3週】
　　ラジカル連鎖反応、求電子付加反応など
５．芳香族炭化水素（ベンゼンとその誘導体）の性質と反応【3週】
　　求電子置換反応など
６．フィードバック 【1週】

・後半（基礎有機化学II）との連続した履修を推奨する。
・クラス指定の１回生の受講を優先します。クラス指定のない１回生や再履修生の受講申し込みも受け付けますが、受け入れ限度があるため、先着順とします。
・理学部、工学部理工化学科、及び薬学部の再履修生は該当するクラス指定の基礎有機化学Iを受講してください。

定期試験（筆記）80％と、平常点（演習問題・レポート提出状況）20％、により評価する。

授業中に次回の講義内容を示すので、事前に教科書を読んでおくこと。また、教科書の章末問題等を活用して、講義内容の復習に努めること。

・文系学生（または高校での化学を履修していないもの）の履修も可能であるが、その場合は事前にメールにてその旨を連絡すること。
・わからないことがあるときや理解不十分のときは、授業中またはその前後に遠慮なく質問してください。

理系（特に医学、生命科学系）の学生を対象として、有機化学の基本的な概念を習得する。具体的には、有機化合物の構造と反応の基礎について学ぶ。基礎有機化学Iで学んだ内容に基づき、基礎有機化学IIでは、生体関連の有機化合物とその代謝に関して学習する。

有機化合物における構造と物性、電子状態と反応性の相関を理解する。また、あらゆる事象を分子レベルで考える姿勢を身につける。

以下の項目等について、フィードバックを含め全15回で授業を行う.

１．有機化学を学ぶことの意義【１週】
２．有機化合物の結合と構造【５週】
３．有機化合物の立体構造【４週】
４．炭素骨格の性質と反応【４週】

・後半（基礎有機化学II）との連続した履修を強く推奨する。
・クラス指定の１回生の受講を優先する。クラス指定のない１回生や再履修生の受講申し込みも受け付けるが、受け入れ限度があるため、先着順とする。
・工学部理工化学科、及び薬学部の再履修生は該当するクラス指定の基礎有機化学Iを受講すること。

授業への参加状況と小テスト（LMS）からなる平常点と定期試験で評価する。平常点と定期試験は概ね３：７とする。

講義はテキストに即して行う。講義ノートを事前に公開するので、予習をしてくることが望ましい。また、毎回講義終了後に LMS で小テストを行い、学習の定着を図る。

主に理系学生を対象として、有機化学の基礎を修得することを目的とする。有機化学とはどんな学問か、分子とはいったい何だろうか。簡単な実験や分子模型などを使いながら、高校から大学レベルまでの有機化学に関する基礎知識を習得する。特に身の回りにある医薬品・農薬・機能材料・色素などについて、「分子」という物質を通して理解することを目指し、有機化学の学問へ誘う。

有機化合物の性質や挙動を学ぶことにより、物質科学や生命科学の根幹をなす有機化学への理解を深める。身の回りにある、有機化学に関するものを通じて、有機化学という学問に対する興味を深める。

基本的には指定教科書の単元に従って以下のように講義を進める予定である。
ただし、講義の進行度合いに応じて時間配分などを変えることがある。

1．有機化合物の構造と化学結合【2週】
＜化学結合とは何かについて有機化学的な視点から解釈する＞
2．有機化合物の立体化学【2週】
＜分子の形と異性体について学ぶ＞
3．有機化学における熱力学の基礎【2週】
＜有機化学反応や平衡反応におけるエンタルピー、エントロピーについて学ぶ＞
4．酸と塩基【2週】
＜有機化学における酸や塩基の定義と種類について学ぶ＞
5．酸化と還元【1週】
＜有機化学反応を電子の授受で分類。どのように分類するかとそれぞれの種類について学ぶ＞
6．有機化学反応の種類と反応機構【4週】
＜有機化学反応を骨格の変化の違いについて分類する。それぞれについて基礎的な反応と反応機構の描き方について学ぶ＞
7．生命関連の化学【1週】
＜アミノ酸や糖など生体内に存在する有機化合物について学ぶ＞
<期末試験>
8．フィードバック【1週】

・クラス指定外の1回生の受講も受け入れますが、教室の受け入れ人数を超えた場合は原則クラス指定の１回生の受講を優先します。
・理学部、工学部理工化学科、及び薬学部の再履修生は該当するクラス指定の基礎有機化学Iを受講してください（カリキュラムが異なります）。

平常点（授業への出席状況と参加状況）と、講義中に示す小テスト、期末試験により評価する。詳細は初回の講義で説明する。

事前に教科書を読んでおくこと。時間の関係上、教科書中の内容を必ずしもすべて講義中で示すとは限らないので、小テストで示した内容を含め、講義で紹介した単元について復習すること。

・本授業で使用する教科書『有機化学要論-生命科学を理解するための基礎概念』(学術図書)には、製本版、電子版、及び製本版＋電子版のハイブリッドの３種類があるので、いずれかを購入してください。
・わからないことがあるときや理解不十分のときは、授業中またはその前後に遠慮なく質問してください。

理系学生を対象として、有機化学の基礎知識・概念を修得することを目的とする。 医薬品・農薬・機能材料等の有用物質を分子レベルで理解することを目指し、そのために必要な有機化学を系統的に学ぶ入口として、本講義を開講する。

有機化合物の構造と性質等を学ぶことにより、物質科学や生命科学の根幹をなす有機化学への理解を深める。

基本的には指定教科書の単元に従って以下のように講義を進める予定である。
ただし、講義の進行度合いに応じて時間配分を変えることがある。

1．有機化合物の構造と化学結合【2週】
2．有機化合物の立体化学【2週】
3．有機化学における熱力学の基礎【2週】
4．酸と塩基【2週】
5．酸化と還元【1週】
6．有機化学反応の種類と反応機構【4週】
7．生命関連の化学【1週】
8. フィードバック【1週】

上記1-7で学習する細目については、関連URLを参照のこと。

・クラス指定の１回生の受講を優先します。クラス指定のない１回生や再履修生の受講申し込みも受け付けますが、受け入れ限度があるため、先着順とします。
・理学部、工学部理工化学科、および薬学部の再履修生は該当するクラス指定の基礎有機化学Iを受講してください。

定期試験（筆記）75％と、平常点（授業への参加状況10%、演習への参加状況15%　計25%）、により評価する。

授業中に次回の講義内容を示すので、事前に教科書を読んでおくこと。また、教科書の章末問題等を活用して、講義内容の復習に努めること。

・本授業で使用する教科書『有機化学要論-生命科学を理解するための基礎概念』(学術図書)には、製本版、電子版、および製本版＋電子版のハイブリッドの３種類があるので、いずれかを購入してください。
・わからないことがあるときや理解不十分のときは、授業の前後に遠慮なく質問してください。

化学の理論的土台である「物理化学」の基礎を講述する。「物理化学」は、物理学的手法により物質の構造、物性、反応を解き明かす学問であり、化合物の範囲を限定せず、物質全般に通用する原理や仕組みを取り扱っている。
「化学」は暗記科目との印象をもたれがちであるが、本来、さまざまな事項や数式が矛盾なく美しく噛み合ってできている論理構造こそが「化学」の本当の魅力である。本講義では、数式でつながってる論理構造に基づく化学現象の理解に重きを置く。微分、積分などを用いて化学現象を表現する数式を演繹的に派生させていく考え方を習得することが本講義の目的である。

１．量子論に基づいて、電子のふるまいを説明できる。
２．分子軌道に基づいて、共有結合の形成について説明できる。
３．エントロピーとギブズエネルギーについて理解し、自発変化の向きを判定できる。
４．ギブズエネルギーと平衡定数との関係を理解している。
５．反応速度式について理解し、反応速度解析を行うことができる。

基本的に以下の授業計画に従って講義を進める。ただし、受講者の理解の状況に応じて、講義を進める速さ（各テーマの時間配分）などを変えることがある。

第１回　化学の基礎概念
第２回　量子論(1)　物質の波動性
第３回　量子論(2)　シュレーディンガー方程式
第４回　量子論(3)　シュレーディンガー方程式の適用例
第５回　原子と分子(1)　水素原子のエネルギー準位と軌道
第６回　原子と分子(2)　多電子原子の電子配置
第７回　原子と分子(3)　化学結合と二原子分子
第８回　原子と分子(4)　多原子分子の構造
第９回　熱力学(1)　気体の性質
第10回　熱力学(2)　熱と仕事
第11回　熱力学(3)　変化の方向（エントロピー）
第12回　熱力学(4)　ギブズエネルギーと反応のつり合い
第13回　反応の速さ(1)　反応速度式と速度定数
第14回　反応の速さ(2)　反応機構
＜期末試験／学習到達度の評価＞
第15回　フィードバック　※フィードバック方法は別途連絡します

特になし

期末試験（80点）と平常点（レポートあるいは小テストなど）（20点）により評価する。

予習・復習ともに大切であるが、特に復習することをおすすめする。講義内容に対する記憶が新しいうちに、講義内容を整理し、不明な点が無いかどうか確認するとよい。

わからないことについては、授業中あるいは授業後に、積極的に質問することを期待する。
本講義では、多くの数式を扱うが、数式を扱う際には、その意味を適切に考えたり、次元を気にしたりする感覚を身につけていただきたい。

　地球上の生命現象を、マクロからミクロまでの視点で、幅広くカバーしながら分かりやすく概説します。動物、植物、バクテリア、ウイルスまで、生態系を構成するすべての生物に関して、それらがどのように生まれ、生活し、子孫を残し、そして我々ヒトと関わるかを解説します。
　38億年前に生命が誕生し、我々人類を含む多様な生物が生まれました。その進化の歴史とともに、現在それらがどのように互いに関わりを持ちながら生きているかを学びます。その背景として、DNAやタンパク質などの化学物質がいかに細胞を構築し、その恒常性を保っているか、そしてその細胞たちがどのように個体の中の、加えて個体間の生命現象を支えているかを学びます。さらに、これらの仕組みを解明してきた科学者達の発想、論理、実験方法、そして成果についても紹介します。これまでの生物学の履修経験や、今後の専門分野にとらわれず、すべての学生に「生物学とは何か、生命科学とは何か」を分かりやすく解説します。

・マクロからミクロまで、幅広い視点で生命現象を知る。
・それぞれの生命現象の背景にある仕組みを理解する。
・自分が興味を持てる生命現象を探し、自主的にさらに深く学習する能力を養う。

　以下の各項目について講述する。各項目には、受講者の理解の程度を確認しながら、【　】で指示した週数を充てる。各項内のトピックの順序は固定したものではなく、講義担当者の講義方針に応じて、適切に決める。

（１）生体分子の形とはたらき、細胞の構築、生存原理、ゲノム情報【３週：原田浩（生命科学研究科）】（教科書２〜１０、１９章）
（２）進化と多様性、生態系と地球環境【２週：渡辺勝敏（理学研究科）】（教科書１、２１、２２章）
（３）植物の生存戦略、環境と食料問題【３週：宮川拓也（生命科学研究科）】（教科書２、１２、１３章）
（４）ウイルスと免疫、宿主と環境の相互作用【３週：片山高嶺（生命科学研究科）】（教科書２、１３、２１章）
（５）個体の発生の恒常性、脳のはたらき、再生医療【３週：坂本雅行（生命科学研究科）】（教科書１１、１３〜１８、２０章）

第15回　フィードバック（方法は別途連絡）

特になし

レポート課題による評価(100点, 20点 x 5）

教科書、授業で配付した資料などの内容に関して毎回復習すること。

　理系の学生のみならず、文系の学生にむけて論理的な考え方が修得できるよう配慮しているので、ぜひ文系の学生に受講してほしい。将来、生物学を専門とする学生に限らず、工学、化学、物理学、農学、医学、など、広い分野を志す学生に「生命とは何か」を理解してもらえるように内容を吟味している。

　地球上の生命現象を、マクロからミクロまでの視点で、幅広くカバーしながら分かりやすく概説します。動物、植物、バクテリア、ウイルスまで、生態系を構成するすべての生物に関して、それらがどのように生まれ、生活し、子孫を残し、そして我々ヒトと関わるかを解説します。
　38億年前に生命が誕生し、我々人類を含む多様な生物が生まれました。その進化の歴史とともに、現在それらがどのように互いに関わりを持ちながら生きているかを学びます。その背景として、DNAやタンパク質などの化学物質がいかに細胞を構築し、その恒常性を保っているか、そしてその細胞たちがどのように個体の中の、加えて個体間の生命現象を支えているかを学びます。さらに、これらの仕組みを解明してきた科学者達の発想、論理、実験方法、そして成果についても紹介します。これまでの生物学の履修経験や、今後の専門分野にとらわれず、すべての学生に「生物学とは何か、生命科学とは何か」を分かりやすく解説します。

・マクロからミクロまで、幅広い視点で生命現象を知る。
・それぞれの生命現象の背景にある仕組みを理解する。
・自分が興味を持てる生命現象を探し、自主的にさらに深く学習する能力を養う。

　以下の各項目について講述する。各項目には、受講者の理解の程度を確認しながら、【　】で指示した週数を充てる。各項内のトピックの順序は固定したものではなく、講義担当者の講義方針に応じて、適切に決める。

（１）進化と多様性、生態系と地球環境【2週】（教科書 1, 21, 22章）
（２）生体分子の形とはたらき、細胞の構築、生存原理、ゲノム情報【3週】（教科書 2〜10, 19章）
（３）植物の生存戦略、環境と食料問題【3週】（教科書 2, 12, 13章）
（４）ウイルスと免疫、宿主と環境の相互作用【3週】（教科書 2, 13, 21章）
（５）個体の発生と再生、生体恒常性の維持とその破綻【3週】（教科書 11, 13〜18, 20章）
<<期末試験>>
第15回 フィードバック（方法は別途連絡）

特になし

期末試験で評価する。

教科書、授業で配付した資料などの内容に関して毎回復習すること。

　理系の学生のみならず、文系の学生にむけて論理的な考え方が修得できるよう配慮しているので、ぜひ文系の学生に受講してほしい。将来、生物学を専門とする学生に限らず、工学、化学、物理学、農学、医学、など、広い分野を志す学生に「生命とは何か」を理解してもらえるように内容を吟味している。

　地球上の生命現象を、マクロからミクロまでの視点で、幅広くカバーしながら分かりやすく概説します。動物、植物、バクテリア、ウイルスまで、生態系を構成するすべての生物に関して、それらがどのように生まれ、生活し、子孫を残し、そして我々ヒトと関わるかを解説します。
　38億年前に生命が誕生し、我々人類を含む多様な生物が生まれました。その進化の歴史とともに、現在それらがどのように互いに関わりを持ちながら生きているかを学びます。その背景として、DNAやタンパク質などの化学物質がいかに細胞を構築し、その恒常性を保っているか、そしてその細胞たちがどのように個体の中の、加えて個体間の生命現象を支えているかを学びます。さらに、これらの仕組みを解明してきた科学者達の発想、論理、実験方法、そして成果についても紹介します。これまでの生物学の履修経験や、今後の専門分野にとらわれず、すべての学生に「生物学とは何か、生命科学とは何か」を分かりやすく解説します。

・マクロからミクロまで、幅広い視点で生命現象を知る。
・それぞれの生命現象の背景にある仕組みを理解する。
・自分が興味を持てる生命現象を探し、自主的にさらに深く学習する能力を養う。

　以下の各項目について講述する。各項目には、受講者の理解の程度を確認しながら、【　】で指示した週数を充てる。各項内のトピックの順序は固定したものではなく、講義担当者の講義方針に応じて、適切に決める。

（１）生体分子の形とはたらき、細胞の構築、生存原理、ゲノム情報【３週、宮田】
（２）進化と多様性、生態系と地球環境【２週、城野】
（３）植物の生存戦略、環境と食料問題【３週、東樹】
（４）ウイルスと免疫、宿主と環境の相互作用【３週、杉田】
（５）個体の発生の恒常性、脳のはたらき、再生医療【３週、野々村】

≪筆記試験≫
第15回　フィードバック（方法は別途連絡）

特になし

期末試験で評価する。

教科書、授業で配付した資料などの内容に関して毎回復習すること。

　理系の学生のみならず、文系の学生にむけて論理的な考え方が修得できるよう配慮しているので、ぜひ文系の学生に受講してほしい。将来、生物学を専門とする学生に限らず、工学、化学、物理学、農学、医学、など、広い分野を志す学生に「生命とは何か」を理解してもらえるように内容を吟味している。