第1章コンピューターサイエンス入門
1.2 Computer Science across the Disciplines1.2 さまざまな学問分野とコンピューターサイエンス
Learning Objectives学習目標
By the end of this section, you will be able to:
この節を学び終えると、次のことができるようになる。
• Differentiate between discovery and invention
• 発見と発明の違いを区別する。
• Describe how science, mathematics, and engineering each play a role in computer science
• 科学、数学、工学が、それぞれコンピューターサイエンスで果たす役割を説明する。
• Discuss how data science, computational science, and information science each relate to computer science
• データサイエンス、計算科学、情報科学が、それぞれコンピューターサイエンスとどう関わるかを論じる。
• Explain why the various areas of computer science are synergistic
英語のヒント
• コンピューターサイエンスの各領域が相乗効果を生む理由を説明する。
Computer science is an incredibly diverse field not because of what it can achieve on its own but because of how it contributes to every other field of human knowledge and expertise. From its early days, it was understood that there would be cross-collaboration between computer scientists and colleagues in other disciplines. Today, almost all modern technologies either depend on computer technologies or benefit significantly from them. Computer technologies and the study of computer science have reshaped almost all facets of life today for everyone.
英語のヒント
コンピューターサイエンスが非常に多様な分野であるのは、それ単独で何を達成できるかによるのではなく、人間の知識と専門技能の他のすべての分野に、どのように貢献するかによる。この分野の初期から、コンピューターサイエンティストと他の学問分野の研究者が協力することは想定されていた。今日では、ほぼすべての現代的な技術が、コンピューター技術に依存しているか、そこから大きな恩恵を受けている。コンピューター技術とコンピューターサイエンスの研究は、現在のすべての人の暮らしの、ほぼあらゆる側面を変えてきた。
Data Scienceデータサイエンス
Across business, financial, governmental, scientific, and nonprofit workplaces, millions of people are programming, and most of the time, they don’t even know it! A spreadsheet is an example of a data-centric programming environment where data is organized into cells in a table. Instead of presenting programs as primarily about algorithms, spreadsheets present programs as primarily about data. Spreadsheets are often used for data analysis by offering a way to organize, share, and communicate ideas about data. Spreadsheets are uniquely effective and accessible because they allow for the visual organization of data in whichever structure makes the most sense to the user. Instead of hiding data behind code, spreadsheets make data as transparent and up to date as possible.
英語のヒント
企業、金融機関、政府機関、科学研究の現場、非営利団体などで、何百万人もの人々がプログラミングをしている。しかも、その大半は、自分がそうしていることに気づいてさえいない。表計算は、表のセルにデータを配置する、データ中心のプログラミング環境の一例である。表計算は、プログラムを主にアルゴリズムに関わるものとして見せる代わりに、主にデータに関わるものとして提示する。データについての考えを整理、共有、伝達する方法を提供するため、データ分析によく用いられる。利用者が最も分かりやすいと感じる構造で、データを視覚的に整理できる点で、表計算は特に効果的で使いやすい。コードの背後にデータを隠すのではなく、可能な限り見通しよく、最新の状態に保つのである。
Although spreadsheets make computation accessible for millions of people across the world, they have several shortcomings. Unless limits are removed, many popular spreadsheet software products such as Microsoft Excel may have a limitation to the number of rows of data they can store that is less than the data of modern computers. One such example occurred in October 2020 when Public Health England failed to report 15,841 positive cases of COVID-19 in the United Kingdom due to mismanaged row limits in the spreadsheet used. This shortcoming attests not only to the technical limit on the number of rows supported by spreadsheets, but also to the design limitations of software that fails to communicate data loss, irregularities, or errors to users. Errors in spreadsheet software data entry can often go unnoticed because spreadsheets do not enforce data types. Cells can contain any content: numbers, currencies, names, percentages, labels, and legends. The meaning of a cell is determined largely by the user rather than the software. Spreadsheets are an expressive and accessible technology for data analysis, but this creative power that spreadsheets afford to users is the very same power that limits spreadsheets as a data management and large-scale data analysis tool. The more data and the more people involved in a spreadsheet, the greater the potential for spreadsheet problems.
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表計算は、世界の何百万人もの人々が計算を利用できるようにするが、いくつかの欠点もある。制限を取り除かない限り、Microsoft Excelなどの一般的な表計算ソフトには、保存できるデータの行数に上限があり、現代のコンピューターで扱うデータに対して不足することがある。その一例が2020年10月に起きた。Public Health Englandは、使用した表計算シートの行数制限を適切に管理していなかったため、イギリスのCOVID-19陽性例15,841件を報告できなかった。この出来事は、表計算で扱える行数の技術的な上限だけでなく、データの消失、異常、誤りを利用者に伝えられないソフトウェアの設計上の限界も示している。表計算ソフトへのデータ入力の誤りは、しばしば見過ごされる。データ型が強制されないためである。セルには、数値、通貨、名前、百分率、ラベル、凡例など、どのような内容でも入れられる。セルの意味は、ソフトウェアよりも利用者によって大きく決まる。表計算は、データ分析のための表現力に富んだ使いやすい技術である。しかし、利用者に与えられるこの創造的な力こそが、データ管理や大規模なデータ分析の道具としての表計算に限界を与える力でもある。表計算シートに関わるデータや人が増えるほど、問題の起こる可能性も高くなる。
The interdisciplinary field that applies computing to managing data and extracting information from data is called data science. Data scientists are practitioners who combine computing and data analysis skills with the domain knowledge specific to their field or business. The demand for data scientists is becoming increasingly important as more and more research and business contexts involve analyzing big data, or very large datasets that are not easily processed using spreadsheets. These datasets often involve high-volume measurements of user interactions on the Internet at a very fine grain, such as tracking a customer’s web browser history across an online storefront. Data scientists can then analyze browser patterns using machine learning methods in order to recommend related products, target advertisements to specific customers over social media, and reengage customers over email or other means. Machine learning (ML) is a subset of artificial intelligence that relies on algorithms and data to make it possible for artificial intelligence to learn, actually mimicking the way humans learn. For example, ML is used to identify fraudulent versus legitimate banking transactions. Once a computer learns how to distinguish fraudulent transactions, it can be alert and call attention to suspicious banking activity.
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データの管理や、データからの情報の抽出にコンピューティングを応用する学際的な分野を、データサイエンスと呼ぶ。データサイエンティストは、計算とデータ分析の技能を、自分の分野や事業に固有の専門知識と組み合わせて使う実務家である。研究や事業の場で、表計算では簡単に処理できない非常に大きなデータ集合、すなわちビッグデータを分析する機会が増えるにつれ、データサイエンティストへの需要はますます重要になっている。こうしたデータ集合には、オンライン店舗での顧客の閲覧履歴の追跡など、インターネット上の利用者の行動を極めて細かい粒度で大量に測定したデータが含まれることが多い。データサイエンティストは、機械学習の手法を使って閲覧のパターンを分析し、関連商品の推薦、ソーシャルメディア上での特定の顧客に向けた広告配信、電子メールなどによる顧客への再度の働きかけに役立てられる。機械学習(ML)は人工知能の一分野であり、アルゴリズムとデータを利用して、人間の学び方を模倣しながら人工知能が学習できるようにする。例えば、不正な銀行取引と正当な銀行取引を区別するために使われる。コンピューターが不正取引の見分け方を学ぶと、不審な銀行取引に注意を払い、警告を発することができる。