応用情報技術者 2021年 秋期 午後 問07

解答の論理構成

1. サーバが行う分析は、時系列で変化する複数の値を突き合わせて傾向を導き出す処理です。問題文には
   「サーバは、蓄積したデータを基にAIで分析し、良質な養殖魚を育成する上で適した給餌重量及び給餌日時を決定」
   とあり、過去データの“いつ”の値かを区別できなければ学習も最適化もできません。
2. また、水質や摂餌量の変動は時間帯・日付・季節要因と密接に関係します。そのため個々のレコード間を関連付けるキーとして「いつ取得したデータか」を保存する必要があります。
3. よって、水質データ・食べた餌の重量・養殖魚の大きさ・形状・推定個体数をサーバに蓄積する際に付加すべき情報は「日時データ」です。

誤りやすいポイント

• データの識別子として“装置ID”や“給餌回数”を答えてしまう
  → 問題は「サーバに蓄積するときに付加すべき」共通項目を聞いており、全データに必須となるのは時間を示す情報です。
• 「給餌日時」と混同し、“次回給餌予定の日時”を付けると誤解する
  → 付加するのは取得時刻を示すタイムスタンプであり、AIが決めた予定時刻ではありません。
• 「日付」だけ、または「時刻」だけを記載して部分点狙いをする
  → 問題文は時系列分析が前提なので、正確には両方を含む「日時データ」を明示する必要があります。

FAQ

解答の論理構成

• 【問題文】では「給餌部は、5分間隔でカウント値を読み込み、単位時間当たりのカウント値（以下、Ct値という）を求める。」と定義しています。この“5分間隔”こそが単位時間待ちの根拠です。
• 同じく【問題文】に「残餌は、集餌コーンによって集められる。残餌センサは、通過する残餌を1個ずつカウントし、その値をカウント値とする。」とあります。
• つまり、給餌直後は餌がまだ水中を漂っており、集餌コーンや残餌センサに到達していません。
• したがって、給餌直後にすぐカウント値を読み込むと誤って“残餌が少ない”と判断してしまいます。
• 適切にCt値を算出し、餌を食べ続けているか（しきい値比較）を正しく判定するには、餌が沈降して残餌センサを通過するまで待機する必要があります。
• 以上より「給餌部が給餌を開始してから、カウント値を読み込むまでに単位時間待つ」理由は、餌が実際にカウント可能になるまでの物理的な遅延を吸収するためだと分かります。

誤りやすいポイント

• 「5分間隔＝センサ処理時間」と誤解し、通信遅延や計算時間と結び付けてしまう。
• “残餌センサが常時カウントしているから待ち不要”と考え、沈降時間を無視する。
• 単位時間を“測定間隔の平均化目的”と説明し、設問が問う“待つ必要性”を外してしまう。

FAQ

解答の論理構成

1. フレーム数の算出
   【問題文】より「左右それぞれ20フレーム/秒」であり、ステレオなので
   $20\text{fps}\times 2=40\text{フレーム/秒}$。
2. 1フレーム当たりのデータ量
   「1フレームは800×600ピクセル」「1画素当たりのデータ長は24ビット」である。
   800 × 600 ＝ 480 000 ピクセル
   24ビット ＝ 3バイト
   480 000 × 3 ＝ 1 440 000 バイト/フレーム
3. 1秒当たりのデータ量
   1 440 000 × 40 ＝ 57 600 000 バイト/秒
4. 1回撮影（2分間）の総データ量
   【問題文】で「1回当たり2分間」とあるので
   57 600 000 × 120 ＝ 6 912 000 000 バイト
5. バイトをGバイトへ換算
   「1Gバイト=10バイト」と定義されている。
   $6912000000÷1000000000=6.912\text{Gバイト}$
6. 四捨五入
   【問題文】の指示「小数第1位を四捨五入して、整数で求めよ。」より
   6.912 → 7

誤りやすいポイント

• ステレオ撮影の「左右それぞれ20フレーム/秒」を見落とし、20fps のまま計算してしまう。
• 24ビットを 24バイトと誤読する、あるいは 24bit → 2バイトと誤換算する。
• 1Gバイトの定義が 2の30乗ではなく「10バイト」である点を読み飛ばす。
• 四捨五入前の 6.912Gバイトをそのまま解答してしまう。

FAQ

解答の論理構成

1. 元データ量を算出
   【問題文】には「左右それぞれ20フレーム/秒」「1フレームは800×600ピクセル」「1画素当たりのデータ長は24ビット」「1回当たり2分間の動画」とあります。
   • 1フレーム当たりのバイト数
     $800\times 600\times 24\text{bit}=11520000\text{bit}=1440000\text{byte}$
   • 1秒当たりのフレーム数
     左右2系列なので $20\text{フレーム/秒}\times 2=40\text{フレーム/秒}$
   • 1秒当たりの容量
     $1440000\text{byte}\times 40=57600000\text{byte}$
   • 2分(120秒)当たりの容量
     $57600000\text{byte}\times 120=6912000000\text{byte}=6.912\text{Gバイト}$
2. フラッシュメモリ容量との比較
   【問題文】には「給餌部のフラッシュメモリの容量は2Gバイト」とあります。
   計算結果「6.912Gバイト」は「2Gバイト」を大きく超え、無圧縮では保存できません。
3. 必要な処理の導出
   容量を抑えて保存できるようにするには、画素情報を効率的に符号化する処理が必要です。静止画フレームを対象に冗長性を除去し、結果として動画全体のデータ量を大幅に小さくできる代表的な方法が「画像圧縮処理」です。
4. よって解答は「画像圧縮処理」となります。

誤りやすいポイント

• 「20フレーム/秒」を片眼分と思い込み、ステレオであることを見落としてデータ量を半分で計算してしまう。
• 1ピクセルの「24ビット」を「24バイト」と勘違いして計算を誤る。
• 「動画圧縮」と「画像圧縮」の語を混同し、設問が求めている粒度（フレーム単位の圧縮）を外してしまう。
• フラッシュメモリの「2Gバイト」を 2×1024³ と解釈し、10進表記との差を考慮せずに計算をずらす。

FAQ

解答の論理構成

1. aに入る語句
   • 【問題文】では「残餌センサは、通過する残餌を1個ずつカウントし、その値をカウント値とする。」
   • さらに「給餌部は、5分間隔でカウント値を読み込み、単位時間当たりのカウント値（以下、Ct値という）を求める。」とあります。
   • 図3で a を読み込んだ直後に「Ct値を求める。」処理が続くので、読み込む値は Ct 値計算の元になる「カウント値」しかあり得ません。
   • よって a ＝ 「カウント値」。
2. bに入る語句
   • 養殖魚が餌を食べなくなったかどうかの判定条件として、【問題文】に「Ct値がしきい値以上のときは、養殖魚が餌を食べなくなったと判断する。」と記載されています。
   • 図3の菱形判定は Yes 分岐が「給餌終了時の … 食べた餌の重量を求める。」へ直結しており、まさに「給餌を終了する」条件です。
   • 従って判定文は「Ct値がしきい値以上か。」でなければなりません。
   • よって b ＝ 「しきい値以上」。
3. 結論
   以上より、 ・a：カウント値
   ・b：しきい値以上

誤りやすいポイント

• 「Ct値を読み込む」と誤解する
  Ct 値は計算結果であって読み込む対象ではありません。まず「カウント値」を取り、その後 Ct 値を算出します。
• 「しきい値より少ない」を判定に入れてしまう
  終了条件は「餌を食べなくなった」状態であり、【問題文】に明示されたのは「Ct値がしきい値以上」のときです。少ない方は継続判定になります。
• フローチャート中の Yes／No の向きを読み違える
  Yes 分岐が終了処理へ進むことを確認せずに語句を当てはめると逆になります。

FAQ

解答の論理構成

1. 給餌部が求める「実際に給餌した餌の重量」
   【問題文】「給餌部は、給餌を行った回数を基に、実際に給餌した餌の重量を求める。」
   ⇒ 1回当たりの餌の重量 × 給餌を行った回数
   よって式の前半 c×d は
   c＝「1回当たりの餌の重量」（イ）
   d＝「給餌を行った回数」（ク）
2. 残餌（食べ残し）の重量
   【問題文】「残餌センサは、通過する残餌を1個ずつカウント」
   【問題文】「ここで、給餌を行う1個の餌の重量は均一とする。」
   【問題文】「終了直前で読み込んだカウント値を、給餌終了時のカウント値とする。」
   ⇒ 1個の餌の重量 × 給餌終了時のカウント値
   よって式の後半 e×f は
   e＝「1個の餌の重量」（ウ）
   f＝「給餌終了時のカウント値」（オ）
3. 食べた餌の重量は
   $(1\text{回}当たりの餌の重量)\times (給餌を行った回数)-(1個の餌の重量)\times (給餌終了時のカウント値)$
   以上より解答は
   c：イ、d：ク、e：ウ、f：オ

誤りやすいポイント

• 「給餌重量」を使いたくなる
  「給餌重量」はサーバが指示した総量であり、実際に与えた量ではありません。式に入れるのは「1回当たりの餌の重量」です。
• 「Ct値」と「カウント値」の混同
  Ct値は5分間の増分、カウント値は累積値です。式で必要なのは累積の「給餌終了時のカウント値」です。
• 「給餌予定回数」と「給餌を行った回数」の取り違え
  魚が食べなくなれば予定回数前でも終了するため、実際に与えた回数＝「給餌を行った回数」を使います。

FAQ