プリンキピア

第1章コンピューターサイエンス入門

GLOBAL ISSUES IN TECHNOLOGY技術をめぐる世界の課題
Targeted Advertisingターゲティング広告
Although data scientists can produce immense value for business and research alike, their work also raises significant social concerns. For example, web browser history tracking enables companies to target advertising of products to people and also allows for targeting of political advertisements. In Antisocial Media, Siva Vaidhyanathan argues that the “impact of Facebook on democracy is corrosive [because political campaigns] can issue small, cheap advertisements via platforms like Facebook and Instagram that may target “groups as small as twenty, and then disappear, so they are never examined or debated.” This undermines the process of discussions among voters in democracies like the United States, as well as countries like Germany, United Kingdom, and Spain, which spent the most on targeted political advertising on Facebook in the spring of 2019.11 Given their lack of transparency, such ads are a questionable practice. Another interesting topic worth mentioning here is targeted advertising toward children.12 It is important to consider the ethical implications of using the data collected through tracking, especially when it comes to targeting at-risk populations. It raises questions about the accountability of platforms and advertisers in safeguarding users’ rights and ensuring transparency in how data is used for these purposes.
英語のヒント
データサイエンティストは、事業にも研究にも非常に大きな価値をもたらせるが、その仕事は重大な社会的懸念も生む。例えばWebの閲覧履歴を追跡すると、企業は対象を絞った商品広告を配信できるだけでなく、政治広告でも対象を絞れるようになる。シヴァ・ヴァイディヤナサンは『Antisocial Media』で、「Facebookが民主主義に与える影響は、それをむしばむものだ」と論じる。政治運動はFacebookやInstagramなどを使って小規模で安価な広告を出し、「わずか20人の集団を対象にし、あとは消えてしまうため、検証も議論もされない」ことがあるからである。これは、アメリカのような民主主義国や、2019年春にFacebookの政治ターゲティング広告に最も多くの費用をかけたドイツ、イギリス、スペインなどの国々で、有権者同士の議論の過程を損なう。11 透明性に欠ける以上、このような広告は疑問のある慣行である。ここでもう一つ取り上げておきたいのは、子どもを対象にしたターゲティング広告である。12追跡して集めたデータを使うことの倫理的な意味を考える必要がある。特に、被害を受けやすい集団を対象にする場合は重要である。こうした利用は、利用者の権利を守ることや、データがこれらの目的にどう使われるかの透明性を確保することについて、プラットフォームと広告主が負う説明責任を問いかける。

Computational Science計算科学

Beyond data science, computer science can also fundamentally change how science is researched and developed. The field of computational science refers to the application of computing concepts and technologies to advance scientific research and practical applications of scientific knowledge in a wide range of fields, including civil engineering, finance, and medicine (among many others). For example, algorithms and computer software play a key role in enabling numerical weather prediction (Figure 1.7) or the use of mathematical models to forecast weather based on current conditions in order to assist peoples’ everyday lives and contribute to our understanding of the climate models, climate changes, and climate catastrophes. These algorithms may rely on a large amount of computer hardware power that might not be available in a single system, so the work may need to be distributed across many computers. Computational science studies methods for realizing these algorithms and computer software.
英語のヒント
データサイエンスにとどまらず、コンピューターサイエンスは、科学がどのように研究され、発展するかも根本から変えられる。計算科学とは、土木工学、金融、医学など、多くの分野で科学研究と科学的知識の実用化を進めるため、計算の概念と技術を応用する分野である。例えば、アルゴリズムとコンピューターソフトウェアは、数値天気予報(図1.7)、すなわち現在の状態に基づいて数学モデルで天気を予測することを可能にするうえで、重要な役割を果たす。それによって人々の日常生活を助け、気候モデル、気候変動、気候災害についての理解にも貢献する。こうしたアルゴリズムは、大きなハードウェアの計算能力を必要とすることがある。その能力は単一のシステムでは得られない場合があるため、多数のコンピューターに仕事を分散しなければならないこともある。計算科学では、こうしたアルゴリズムやコンピューターソフトウェアを実現する方法を研究する。
11 Statista, “European Elections: Countries that spent the most on targeted political advertising on Facebook from March 1 to May 26, 2019*,” 2019. https://www.statista.com/statistics/1037329/targeted-political-ad-spend-on-facebook-by-eu-countries/ 12 Maya Brownstein. Harvard study is first to estimate annual ad revenue attributable to young users of these platforms. January 2,
11 Statista「European Elections: Countries that spent the most on targeted political advertising on Facebook from March 1 to May 26, 2019*」、2019年。https://www.statista.com/statistics/1037329/targeted-political-ad-spend-on-facebook-by-eu-countries/12 Maya Brownstein「Harvard study is first to estimate annual ad revenue attributable to young users of these platforms」。1月2日、
2024. https://news.harvard.edu/gazette/story/2024/01/social-media-platforms-make-11b-in-ad-revenue-from-u-s-teens/
2024年。https://news.harvard.edu/gazette/story/2024/01/social-media-platforms-make-11b-in-ad-revenue-from-u-s-teens/
Figure 1.7

data source: Climate Forecast System, National Centers for Environmental Information, National Oceanic and Atmospheric Administration, https://www.ncei.noaa.gov/products/weather-climate-models/climate-forecast-system; credit: modification of "CFSR Atmospheric Precipitable Water" by NOAA/ncei.noaa.gov, Public Domain · Public Domain · Source出典

Figure 1.7 Meteorologists collect data from a variety of sources and use the data, algorithms, and computers to predict the weather. (data source: Climate Forecast System, National Centers for Environmental Information, National Oceanic and Atmospheric Administration, https://www.ncei.noaa.gov/products/weather-climate-models/climate-forecast-system; credit: modification of "CFSR Atmospheric Precipitable Water" by NOAA/ncei.noaa.gov, Public Domain)
図1.7 気象学者はさまざまな情報源からデータを集め、データ、アルゴリズム、コンピューターを用いて天気を予測する。(データ出典:Climate Forecast System、National Centers for Environmental Information、National Oceanic and Atmospheric Administration、https://www.ncei.noaa.gov/products/weather-climate-models/climate-forecast-system。画像出典:NOAA/ncei.noaa.gov「CFSR Atmospheric Precipitable Water」を改変、パブリックドメイン)
INDUSTRY SPOTLIGHT産業の現場から
Computer Science and Climate Changeコンピューターサイエンスと気候変動
Computer science fights climate change and limits the impacts of climate catastrophes by enabling technologies for decarbonization through power consumption optimization and advancing renewable energy sources. Numerical weather forecasting not only supports our everyday lives but also helps climate scientists determine the precise locations for wind turbines and simulate how they should be designed to enable the greatest energy production. To support the power grid, data science methods can help predict peak power consumption, optimize power sources to produce exactly the right amount of power needed, and adjust power storage to reduce the amount of energy that needs to be generated from nonrenewable sources. Computer models and algorithms assist energy engineers in optimizing building air conditioning and power demands so that they efficiently serve the people living, working, and playing within them.
英語のヒント
コンピューターサイエンスは、電力消費の最適化や再生可能エネルギーの発展を通じて、脱炭素化の技術を実現し、気候変動に対処するとともに、気候災害の影響を抑える。数値天気予報は日常生活を支えるだけでなく、気候科学者が風力タービンの設置場所を正確に決め、発電量を最大にする設計をシミュレーションすることにも役立つ。電力網を支えるため、データサイエンスの手法は、電力消費のピークを予測し、必要な量を過不足なく供給するよう電源を最適化し、蓄電量を調整して、再生不可能なエネルギー源からの発電を減らすのに役立つ。コンピューターモデルとアルゴリズムは、エネルギー技術者が建物の空調や電力需要を最適化し、そこで暮らし、働き、活動する人々に効率よくサービスを提供することを助ける。
Although computer science has been used to support scientific discovery, the theory of knowledge of computer science has historically been considered quite different from that of the natural sciences, such as biology, physics, and chemistry. Computer science does not study natural objects, so to most, it would not be considered a natural science but rather an applied science. Unlike natural sciences such as biology, physics, and chemistry, which emphasize the discovery of natural phenomena, computer science often emphasizes invention or engineering.
英語のヒント
コンピューターサイエンスは科学的な発見を支えるために利用されてきたが、その知識を捉える理論は、歴史的に、生物学、物理学、化学などの自然科学のものとはかなり異なると考えられてきた。コンピューターサイエンスは自然物を研究対象としないため、多くの人は自然科学ではなく、応用科学と見なすだろう。自然現象の発見を重視する生物学、物理学、化学などとは異なり、コンピューターサイエンスでは、発明や工学が重視されることが多い。
However, computer science is today deeply interdisciplinary and involves methods from across science, mathematics, and engineering. Computer scientists design, analyze, and evaluate computational structures, systems, and processes.
英語のヒント
しかし今日のコンピューターサイエンスは、深く学際的なものとなり、科学、数学、工学の各分野の方法を取り入れている。この分野の研究者は、計算の構造、システム、過程を設計し、分析し、評価する。
• Mathematics plays a key role in theoretical computer science, which emphasizes how a computational problem can be defined in mathematical terms and whether that mathematical problem can be efficiently solved with a computer.
英語のヒント
• 数学は、理論コンピューターサイエンスで重要な役割を果たす。この分野は、計算問題を数学の言葉でどのように定義できるか、また、その数学的な問題をコンピューターで効率よく解けるかを重視する。
• Engineering plays a key role in software engineering, which emphasizes how problems can be solved with computers as well as the practices and processes that can help people design more effective software solutions.
英語のヒント
• 工学は、ソフトウェア工学で重要な役割を果たす。この分野は、コンピューターで問題を解く方法に加え、人々がより効果的なソフトウェアの解決策を設計する助けとなる実践や過程を重視する。
• Science plays a key role in human-computer interaction, which emphasizes experimentation and evaluation of the interface (boundary) between humans and computers, often toward designing better computer systems.
英語のヒント
• 科学は、人間とコンピューターの相互作用の研究で重要な役割を果たす。この分野は、多くの場合、よりよいコンピューターシステムを設計することを目指して、人間とコンピューターの間のインターフェース、すなわち接点について実験と評価を重視する。