講義内容詳細:知的データベース

戻る
年度/Academic Year 2021
授業科目名/Course Title (Japanese) 知的データベース
英文科目名/Course Title (English) Intelligent Database
学期/Semester 前期 単位/Credits 2
教員名/Instructor (Japanese) 大原 剛三
英文氏名/Instructor (English) OOHARA Kouzou

講義概要/Course description
To systematically store, share, and efficiently analyze a huge amount of data, it is important to design, manage, and control the database system according to characteristics of the data in hand. In addition, it is necessary to learn information retrieval techniques to efficiently search required information from the database. In this course, you learn the basics of databases and database management systems, and the database operations with a special-purpose programming language called SQL, as well as their mathematical foundations. Relational database is mainly discussed as a typical database. Besides, as the recent topics, you will learn knowledge discovery from database (data mining), some machine learning techniques, and big data analysis, too.  

計算機を用いて大量のデータを系統的に蓄積・共有し、効率よく分析するためには、データの特性に応じたデータベースのシステム設計と管理・制御が必要であるとともに、構築されたデータベースから必要な情報を効率よく探し出す情報検索技術の習得が必要である。本講義では、データベースおよびデータベース管理システムの基本的な考え方、ならびにデータベースの操作方法(情報検索方法)を関係データベースを中心に数学的原理も含めて述べる。また、近年注目されているデータベースからの知識発見やデータマイニング、関連する機械学習技術,さらにはビッグデータなどに関するトピックスにも触れる。

達成目標/Course objectives
This course aims at learning information retrieval methods with SQL after understanding the basic concepts of databases and the basics of database design and management. In addition, it is required to learn about basic techniques related to data mining.

到達目標:データベースの基本概念を理解した上で、基本的な操作言語SQLを用いた情報検索手法を習得する。加えて、データベースのシステム設計、および制御・管理に関する基本概念を理解する。さらに、データマイニングに関する機械学習手法などの基本技術とその必要性を理解する。
授業計画/Lecture plan
1
授業計画/Class [Orientation] overview of this course and introduction of basic concepts related to databases
データベースの重要性、基本構成要素、および要求される処理とそれらの関連について学び、本講義で学ぶ内容の全体像を把握する。オンライン授業(オンデマンド型)で実施する。
事前学習/Preparation Review of computer system and information network
事後学習/Reviewing Review of the distributed material
2
授業計画/Class [Data model] E-R model, three schema architecture, and logical data model 
データおよびデータ間の関連を表現するデータモデルとして、概念モデルである実体-関連モデル、および論理モデルである階層モデル、ネットワークモデル、関係モデルについて学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
3
授業計画/Class [Relational Database] basics of the relational database and relational algebra
基本的なデータベースである関係データベースについて、その基本構成と基本演算である関係代数について学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
4
授業計画/Class [SQL 1] overview of SQL and simple queries 
関係データベースにおけるデータ操作言語であるSQLの概要を学ぶ。
事前学習/Preparation Install an SQL server system on your laptop according to the material provided through CorusePower and review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
5
授業計画/Class [SQL 2] data operation (insert/update/delete) and integrity constraints
関係データベースにおけるデータ操作言語であるSQLの概要を学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
6
授業計画/Class [SQL 3] using SQL via Host Language Interface and complicated queries (aggregate functions, join operations, set operations, and nested query/subquery)
関係データベースにおけるデータ操作言語であるSQLの概要を学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
7
授業計画/Class [Database design 1] integrity constraint
関数従属性、一貫性制約について学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
8
授業計画/Class [Database design 2] functional Dependency and database normalization
関係データベースにおける正規化の重要性を理解し、第1正規型と第2正規型、第3正規型とボイスコッド正規型、および第4正規型について学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
9
授業計画/Class [Execution control of transactions and Failure recovery] ACID properties, two-phase locking protocol, and transaction isolation levels for execution control; and redo/undo operations, WAL protocol, checkpoint method, and backup methods for failure recovery
トランザクションという概念を理解し、データベースの整合性を維持するためのトランザクション制御方法について学び、さらに障害のタイプに応じたデータベース回復方法について学ぶ。

事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
10
授業計画/Class [Data storage and access methods] heap, hash, and B+ tree
データベース管理システムの構成を理解し、データの格納方式としてヒープ,B+木、ハッシングを学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
11
授業計画/Class [Distributed database system and data warehouse] basics of distributed database system, data warehouse, and OLAP
複数の計算機に配置されたデータベースを論理的に1つのデータベースとして利用できる分散データベースの基本概念と制御方式について学ぶ。また、データベースを統合するデータウェアハウス、およびその上での分析手法であるOLAPの概要について学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
12
授業計画/Class [Introduction of data mining and association rules] overview of data mining, association rules, and Apriori algorithm
データマイニングの概要、および典型的なデータマイニング技術の1つである相関ルールマイニングとそのために頻出アイテム集合を効率的に列挙するアプリオリアルゴリズムについて学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
13
授業計画/Class [Advanced techniques in frequent itemset mining] two efficient algorithms for frequent itemset mining (FP-growth and ECLAT) 
アプリオリアルゴリズムより効率的に頻出アイテム集合を見つけるアルゴリズムとしてFP-growthとECLATについて学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
14
授業計画/Class [Decision tree learning] construction of a decision tree, over-fitting, and pruning
機械学習アルゴリズムの1つである決定木学習、および過学習と枝刈りの概念について学ぶ。
事前学習/Preparation Review of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
15
授業計画/Class [Big data and NoSQL] overview of big data analysis, and NoSQL databases
ビッグデータの利活用、およびビッグデータ分析で利用されるNoSQLと呼ばれるデータベースの概要について学ぶ。
事前学習/Preparation Review of all of the previous topics
事後学習/Reviewing Review of the exercise problems
授業方法/Method of instruction
授業は、通常教室で対面で実施するが、SQLの演習を実施する3回分だけPC教室を利用する。

Classes of this course will be conducted in an ordinary classroom except for 3 classes for SQL exercises conducted in a PC room.

成績評価方法/Evaluation
1 100% The final score is determined based on the scores of short tests during each class (40%) and the final exam (60%).

授業中に実施する演習(40%)、および期末試験(60%)を総合して評価する。

教科書/Textbooks
 コメント
Comments
1 必要に応じて資料を CoursePower を通して配布する.
Electronic materials are distributed via CoursePower.
参考書/Reference books
 コメント
Comments
 
1 必要に応じて紹介する.
Some books are introduced during the course.