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愛用のノートパソコンVistaに買い替えてから、その重さに耐えかねていた。パソコンのスペックとしてはCPU 、メモリー２ＧＢとそこそこなのだが、長年使い慣れたWindows-XPと比べるとキビキビ感、サクサク感がいまいちである。 業を煮やして、最近話題の Linuxディストリビューションの一つである Ubuntuを代替ＯＳとして使うことにした。 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b7/Ubuntu_8.04_Hardy_Heron_%E6%97%A5%E6%9C%AC%E8%AA%9E%E7%89%88.png/750px-Ubuntu_8.04_Hardy_Heron_%E6%97%A5%E6%9C%AC%E8%AA%9E%E7%89%88.png もう使っていらっしゃる方にはお判りかと思うが、この UbuntuというＯＳ、優れものです。一切無料で、Windows OSに勝るとも劣らない環境を作ることができます。 ＯＳ環境にとどまらず、一般的な Word Exel PowerPointといったオフィスソフトの代替品、Open Officeを始め、ありとあらゆるジャンルのアプリケーションが無料で使えます。 UnixやLinuxを難しいＯＳだと避けてきた方があったら是非トライしてみたらいいと思います。 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/69/Linus_Torvalds.jpeg/391px-Linus_Torvalds.jpeg ご存じの通り、Linuxはフィンランドのヘルシンキ大学在学中であったリーナス・トーバルズが個人で開発を開始したＯＳで、全世界のＩＴボランティアによってここまでもの完成度の高いＯＳに成長しました。 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e4/Mark_Shuttleworth_NASA.jpg/739px-Mark_Shuttleworth_NASA.jpg 今話題の、Ｕｂｕｎｔｕはマーク・シャトルワースという世界で２人目に民間人として宇宙旅行をしたという３４歳のＩＴ企業経営者が中心となって開発されたＯＳで、世界中のＩＴボランティアにささえられてWindowsやマックを凌ぐＯＳとして一般のユーザーにも使われるようになってきました。 こういうトレンド（潮流）のことをオープンソース化と呼んでいます。  マイクロソフトとかアップルといった特定のＩＴ企業にコンピュータ社会の肝を握られていた時代はそろそろ終わりで、もっと安価で多機能なＯＳが活躍する時代が到来しつつあるのを感じます。 これから暫く、この オープンソース化というトレンドに関して記事を書いてみたいと思います。
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阿奉さん情報工学
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コンピュータのベンチマークテストに用いる円周率計算情報技術科の高校生の一学期の授業がもうすぐ終わる。「マルチメディア応用」と「ソフトウェア技術」を教えているが、一学期の締めくくりとして、コンピュータ（計算機）の飛躍的な性能向上が今日のマルチメディア社会を支えていることをある事例を持って説明したいと思い、この「2002/12 円周率を1兆2411億桁まで計算、東大と日立が世界記録」を題材に講義を行った。円の面積を求める際に用いる円周率πは、メソポタミア、エジプトの時代から神秘的な数字として研究されてきたが、この円周率を計算するスピードがスーパーコンピュータのベンチマークテストに使われていることは情報関係者を除いて案外知られていない。ここでは、その「円周率」計算秘話をご紹介したい。 「2002/12 円周率を1兆2411億桁まで計算、東大と日立が世界記録」東京大学情報基盤センター（所在地：東京都文京区）と日立製作所は2002年12月6日、円周率の計算桁数で世界新記録を樹立したと発表した。新記録は 1兆2411億桁（10進数）。3.14から始まり045で終わる。東京大学の金田康正教授や日立製作所の技術者を中心とする10名の研究チームが足かけ 5年の歳月をかけて達成した。円周率の計算自体も主計算、検証計算などを合わせて約600時間を要した。1兆2411億桁の円周率は1秒に1文字づつ読み上げた場合、読み終わるまでに約4万年を必要とする長さである。http://www.nikkeibp.co.jp/biztech/image/photo/20021206en1.jpg これまでの世界記録は1999年9月に金田教授のチームが樹立した2061億桁。わずか3年強の期間で6倍の桁数を更新した。金田教授によると「計算にメモリーが少なくてもすむDRM法（分割有理数化法）を採用したことが成功のカギ」だとする。計算には同センターが導入した日立製作所製の並列型スーパーコンピュータ「HITACHI SR8000/MPP」を使った。同コンピュータは144個のノードを備えるが、計算にはこのうちの64ノードを使用した。 計算に必要なプログラム・サイズは総計で7万9200行。開発には主要部分がFORTRAN言語、一部でC言語を用いた。 ●コンパイラの性能向上など副産物を生み出す円周率の計算は「面白いからやっている」（金田教授）【参照：「円周率の計算に関する話題」】とするが、コンパイラの性能向上や高速フーリエ変換など数値計算ライブラリの性能チューニング、磁気ディスク装置の入出力性能のチューニングなど、様々な副産物をもたらしたとする。 金田教授は今回の円周率の主計算に、1982年に高野喜久雄氏が発見した逆正接関数（Arctangent）を使う方法を用い、この方法に対してDRM法を適用した。一方、検証用の計算には1896年にF.C.M. Stoemerが発見した別の逆正接関数に基づく方法を利用。主計算結果と検証用の計算結果を比較して、計算結果の正しさを確認した。また、DRM法を適用することで、従来Nの2乗オーダーだった演算量をN×(log(N))の2乗〜N×(log(N))の3乗の対数オーダーへ削減することができた。計算はコンピュータが得意とする16進数で行い、その結果を10進数へ変換した。 ●ファイル・サイズが大きすぎて公開できない今回の新記録達成は、スーパーコンピュータを自由に使えたこともカギだったようだ。金田教授は、世界最速のスーパーコンピュータとして話題を呼んでいる地球シミュレータ（海洋科学技術センター横浜研究所に設置）に言及し、「地球シミュレータで円周率の計算をやってみたいが、おそらく難しいだろう。地球シミュレータは向こう（横浜研究所）へ行かなければ使えない。円周率の計算は一晩中デバッグしたりする必要があるし、インタラクティブな操作ができる環境が必要となる」とコメントした。 また、「1949年以来、コンピュータによる円周率の計算は結果的に10年で100倍くらいの割合で桁数が伸びてきた。しかし、今後はメモリーのコストの問題などから、伸びは頭打ちになってくる」と予測する。カリフォルニア大学バークレー校などが手がける SETI@homeのようなグリッド・コンピュータ型の計算手法については「前方の結果から影響を受ける計算なので、円周率を効率的に求めるのは無理だろう」とした。 http://www.nikkeibp.co.jp/biztech/image/photo/20021206en2.jpg 現在、研究チームは計算結果を分析中。0〜9の数字の出現頻度や乱数性の検定、連続する同じ数字の出現場所などの調査を行っている。これらの結果は金田教授の研究室のWebサイトなどで公開する予定である。ただし、1兆2411億桁の円周率自体はファイル・サイズが大きすぎて公開できない状況にある。 2002年12月6日（武部 健一） 「π計算プログラム 「スーパーπ Ver 1.1」」 円周率計算プログラム「スーパーπ」は円周率を1.6万桁〜3355万桁まで計算することができるWindows用プログラムです。 このソフトウェアは円周率の計算を行っている東京大学金田研究室が、世界記録を樹立したプログラムをWindowsに移植したものです。 この「スーパーπ」は、パソコンのパフォーマンスにより計算時間が大幅に違ってくることから、ベンチマークなどに幅広く使用されています。 「ソフトウェア技術」実習課題 ＥＸＣＥＬを用いて円周率の計算を行う 円周率（えんしゅうりつ）数学定数の一つであり、π で表される。平面幾何学における円の周の長さと直径の比として特徴づけることができる。円周率 π は超越数の一つとしても知られており、小数点以下 35 桁（35桁くらいまでが実用的で、ルドルフによる計算の結果という歴史的な意味もある）までの値は次のとおりである。
π = 3.14159 26535 89793 23846 26433 83279 50288 …
円周率 π は無理数なので小数で表現すると無限に長い数値になる。その長い表現は何千年にも渡り、世界中で計算されてきた。ほとんどの目的には 3.14 や22⁄7の近似値を使い、これで十分である。技術系では 3.1416 や 3.14159 などを使用することが多い。天気予報や人工衛星などの計算では 30 桁程度の値を使用している。355⁄113などは覚えやすく精度が高い分数である。
それでは実際にＥＸＣＥＬを使って円周率の近似値計算を体験してみようπの求め方 モンテカルロ法による円周率の計算 １）正多角形を利用する。（手計算の時代）紀元前から行われていた。計測とかでは無く計算で求める方法で、最初にしたのはArchimedesと言われ2桁3.14まで求めた。その方法は円に内接、外接する正多角形の周の長さから求める方法で、Ludolfにあっては正2の62乗角形まで計算して35桁まで計算した。円周率計算のアルゴリズム 正多角形の面積 正多角形 円の面積モンテカルロ法による円周率の算出 モンテカルロ法 http://members.aol.com/Taijirou/m1.gif |
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岩手・宮城内陸地震の発生時、震源に近い宮城県栗原市中心部で、アナログ放送なら強い揺れの直前かほぼ同時に伝わったはずのテレビによるが、地上デジタル放送（地デジ）だと間に合わなかった可能性があることが分かった。システム上、地デジが約２秒遅れるのが原因。アナログ放送は１１年終了し、地デジへ全面移行するため、速報を出す気象庁は「２秒の差は大きい」と思わぬデメリットに困惑している。 地震の検知は１４日午前８時４３分５１秒で気象庁が各放送局へ速報データを送ったのは４秒後。データ受信とほぼ同時に警報音と字幕を放送する仕組みのＮＨＫの場合、 アナログ放送は同５６秒に流れ、地デジは同５８秒と２秒の時間差があった。 地デジは、映像と音声情報を圧縮し電波に乗せる。受像器（テレビ）内で復元処理に約２秒かかるため、地デジは地域に関係なくアナログより映像と音声が遅れる。速報も同じだ。 速報は昨年１０月の開始以来３度目だが、「数秒前では何もできない」との声がある一方、「とっさに火を消した」などの評価する声もある。近くに住む両親が地デジ視聴者という同市の主婦（４１）は「遅れは知らなかった。被害が軽くなるなら、速報は早いほうがいい」と話す。 気象庁の速報担当者は速報の限界を認めた上で「強い揺れが伝わる速さは１秒に４キロ。２秒遅れれば間に合わない範囲が広がる。アナログ廃止は残念」。 これに対し、地デジ移行を進める総務省放送技術課は「時間差はデジタル技術の宿命。速報はラジオや自治体の防災無線でも流している。他のメディアも活用してほしい」と苦しい説明。ＮＨＫ広報部は「技術開発で時間差短縮も期待できる」としている。【毎日新聞 小林祥晃】う〜ん・・・総務省、苦しいですね・・・国民の安全全般を保障する立場の官庁なのに・・・私の家もＣＡＴＶを入れていますが、アナログ放送に比べてタイムラブがあること、前から気になっていましたが、こんな実害が生じるとは、今まで考えても見ませんでした。このタイムラブの問題に関しては、いろいろな方がネット上で画像つきで検証されています。例えばhttp://trendy.nikkeibp.co.jp/article/col/20060728/117898/10.jpg正午4秒前、アナログ放送は秒針入りの時計の映像が表示され、カウントダウンが始まった。下のワンセグの映像はというと……直前まで放映されていた番組だ。明らかにワンセグはズレている http://trendy.nikkeibp.co.jp/article/col/20060728/117898/11.jpg 正午2秒前、あっ！ワンセグ端末の映像が、海辺の家の風景イラストに変わった！！ もうこれでは正確な時計合わせは難しい…… http://trendy.nikkeibp.co.jp/article/col/20060728/117898/12.jpg 正午2秒前、あっ！ワンセグ端末の映像が、海辺の家の風景イラストに変わった！！ もうこれでは正確な時計合わせは難しい…… こんな報告もあります・・・・・■ワンセグでは平均3.85秒遅れる地デジの受信速度を調査し、発表したのは横浜国立大工学部の高橋冨士信教授のグループ。地デジは情報量が多いために情報を圧縮して送信するため、解凍するのに時間がかかる。アナログ放送に比べ、首都圏では平均1.95秒遅れて受信。ワンセグメント放送(ワンセグ)では平均3.85秒遅れるのだという。やや専門的にはなるが、デジタル放送の画像配信には「デジタル圧縮」ＭＰＥＧ圧縮という技術が使われており、送信側でデジタル圧縮を行い、受信側で圧縮された情報を解凍（復号）するという事が行われている。従って、今の技術では致し方ないのではあるが・・・「地震緊急予報」には大きな課題を残したと言えよう。技術の更なる革新を望みたい。 |
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今年は工高の３年生の課題研究（卒業研究）で自作パソコンを作ることになっている。県内の二つの工高で２台製作する。 この際、単にパソコンを作るだけでなくてもっと広範な知識や技術を身につけたいと思っていた矢先、同僚の二人の先生から次のようなアドバイスをいただいた。 １．Ｋ工高Ｋ先生 ： ＯＳにＬＩＮＡＸを積んでみたらどうですか？ネットで調べてみると、WindowsとLINAXのティユアルブートができるらしい・・・聞いたことはあったがこんな解説本があったので早速アマゾンで注文した。 「1台のパソコンでWindowsとLinuxを使う本 XP/Vista対応」 ソーテック社 板谷 芳男 (著) 出版社/著者からの内容紹介 本書は、WindowsとLinuxの共存(デュアルブート)環境を構築するための様々な手法・技術に関して解説した書籍です。既刊「1台のパソコンでWindowsとLinuxを使う本」(板谷芳男著)をもとに、内容を最新のものに全面的に改め、また新たにWindows Vistaにも対応しました。 共存環境構築の下準備として、Linuxをインストールする領域(パーティション)を確保する方法や、既存Windows環境のバックアップ。デュアルブート環境の構築方法としては、もっともオーソドックスな既存Windows環境にLinuxを後からインストールする方法、逆にLinuxを先にインストールしてWindowsを後からインストールする方法。さらに共存環境を解消したい場合の方法や、トラブルが発 生した場合の対処方法などについても詳しく解説しました。 さらにフロッピーやCD/DVDから起動できるLinuxを使った手軽な体験方法や、PCエミュレータを使用したLinux体験方法も紹介。その上WindowsとLinuxでデータをやり取りした際に陥りがちな文字コード、改行コードの違い、ファイル形式の違いなどについても解説しています。 デュアルブート環境の構築方法をただ単純に紹介しただけの記事は多いと思いますが、それでは上手く行かなかった際の対処方法が分かりません。本書ではAT互換機のブートの仕組みから、Windowのブートの仕組み、Linuxのブートの仕組みなどについても詳細に解説し、まず理解してその上で実践出来るように解説しています。またデュアルブート環境構築、あるいは解消時にトラブルが発生した場合の対処法についても詳しく説明。 Windowsの対象バージョンはWindows 95/98/98SE/Me(98系)、およびNT/2000/XP/2003そして最新版Vistaにも対応しています。Linuxは代表的ディストリビューションとしてFedora Core、また巻末付録にはUbuntuのインストール方法も紹介しました。 ２．Ｕ工高 Ｋ先生： いっそＯＳも自作したらどうですかそこで紹介されたのが、この一冊・・・「30日でできる! OS自作入門」 毎日コミュニケーション 川合 秀実 (著) 内容（「MARC」データベースより） C言語やアセンブラを勉強しながら、30日後にはすてきなOSができあがるように指導するテキスト。「簡単なプログラムなら書いたことがあるよ」くらいのセンスがあれば、それで十分! 出版社からのコメント プログラミングの基礎からはじめて、30日後にはウィンドウシステムを有する32bitマルチタスクOSをフルスクラッチで作り上げるという入門書。ビギナーでも無理なく作成できるようPCの仕組み・アセンブラ・Cの解説から始まり、試行錯誤を繰り返しながらアルゴリズムを学びつつ、たのしく自由な雰囲気でOSをゼロから構築していくという、他に類を見ない手法による、趣味と実用と学習を兼ね備えたOS作成の入門書です。 ■備考 ・CD-ROM収録内容 Cコンパイラ、イメージファイル作成ツール |
