令和3年度 秋期 応用情報技術者試験 午後 問題 問7 海上生け簀の養殖を支援する給餌装置と残餌検知システムの仕組み

• サーバは、水質データや食べた餌の重量、養殖魚の情報を蓄積し、AIで分析して「給餌日時」や「給餌重量」を決定します（表1「サーバ」の機能概要）。
• また、給餌部は「定期的に動画データ及び水質データを受信して」（本文〔給餌部の動作概要〕(1)）サーバへ送信する仕様となっています。
• これら定期的に収集されるデータを時系列データとして分析し、適切な「日時」を判断するためには、各データが「いつ」取得されたかを示す情報が必要です。
• したがって、蓄積するデータには取得した時刻を示す日時データを付加する必要があります。

高得点のポイント

• データの蓄積および時系列での分析において、時間に関する情報が必要であることを理解し、「日時」や「時刻」といったキーワードを含めていること。
• 回答として簡潔にデータの種類を示す名詞表現になっていること。

• 図1「スマート生け簀の概観」を見ると、給餌部は海面の近くにあり、残餌センサは生け簀の底（集餌コーンの下端）に設置されています。
• 本文〔スマート生け簀のシステム構成〕には、「残餌検知部は，養殖魚が食べ残して沈んでいく餌（以下，残餌という）を収集する」と記載されています。
• 給餌部から海面付近に投入された餌が海中を沈降し、生け簀の底にある残餌センサに到達するまでには、物理的な移動時間を要します。
• したがって、給餌を開始してすぐに残餌センサのカウント値を読み込んでも、投入した餌はまだセンサに到達していません。餌が沈んでセンサで検知されるまでの時間経過を待つ必要があるため、単位時間待つ処理が行われます。

高得点のポイント

• 投入された餌が沈み、残餌センサに到達するまでに時間がかかるという物理的な現象を的確に捉えられていること。
• 「〜だから」「〜ため」のように、理由を論理的に説明する文末表現になっていること。
• 問題の指定通り、30字以内（句読点含む）で簡潔にまとめられていること。

• 撮影される動画データのサイズは、「1フレームのデータ量 × 1秒間のフレーム数 × カメラの台数 × 撮影時間」で求められます。
• 1フレームのデータ量: 1フレームの画素数は $800 \times 600$ ピクセルで、1画素あたりのデータ長は $24$ ビットです。$8$ ビット＝ $1$ バイトであるため、$24$ ビットは $3$ バイトとなります。
  $$800 \times 600 \times 3 = 1,440,000 \text{（バイト）}$$
• 1秒間のフレーム数とカメラの台数: 水中ステレオカメラは左右それぞれ $20$ フレーム/秒で撮影します。ステレオカメラとして左右2台分のデータが必要です。
  $$1,440,000 \times 20 \times 2 = 57,600,000 \text{（バイト/秒）}$$
• 撮影時間: 1回あたり2分間（ $= 120$ 秒）撮影します。
  $$57,600,000 \times 120 = 6,912,000,000 \text{（バイト）}$$
• 問題文の条件「 $1\text{Gバイト} = 10^9\text{バイト}$ 」より、Gバイト単位に変換すると $6.912$ Gバイトになります。
• 最後に、小数第1位の「9」を四捨五入して、整数で $7$ と求められます。

• 設問2(1)で計算した通り、水中ステレオカメラによる撮影1回当たりの動画データサイズは約 $6.9$ Gバイト（厳密には $6.912$ Gバイト）となります。
• 一方で、問題文の条件において「給餌部のフラッシュメモリの容量は $2$ Gバイトとする」と指定されています。
• 撮影した動画データのサイズがフラッシュメモリの容量を上回っているため、そのままのサイズでは保存することができません。
• したがって、動画データのサイズを $2$ Gバイト未満に縮小して保存するための画像圧縮処理（あるいはデータ圧縮処理）を、水中ステレオカメラ内で行う必要があります。

高得点のポイント

• データサイズがメモリ容量を超過している課題を読み取り、サイズを削減するための処理が必要であることに気づけていること。
• 回答が「圧縮処理」「データ圧縮」といった適切な処理名称として簡潔に表現されていること。

• 図3「給餌処理フロー」において、空欄aはループ内で「空欄a を読み込む」、および終了処理で「給餌終了時の 空欄a を用いて食べた餌の重量を求める」という処理で使われます。
• 本文〔給餌部の動作概要〕の(2)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」と記述されています。これはフローチャートにおいて「単位時間（5分）待つ」の直後に行われる「空欄a を読み込む」と「Ct値を求める」処理と完全に一致します。
• さらに同段落の後半に「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」とあり、これを用いて食べた餌の重量の算出に繋げています。
• したがって、空欄aにはカウント値が入ります。

高得点のポイント

• 処理フローの文脈と本文の記述を照らし合わせ、Ct値の計算元となるデータが「カウント値」であることを正しく特定できていること。
• フローチャートの表現に合致する適切な字句として解答できていること。

• 図3のフローチャートにおいて、条件「Ct値が 空欄b か。」の分岐でYesへ進むと、ループを抜けて終了処理ルートへ移行します。
• 本文〔給餌部の動作概要〕(2)には、給餌を終了する判断基準として「給餌予定回数に到達したとき、又はCt値がしきい値以上のとき、給餌を終了する」と明確に記載されています。
• フローチャートのもう一つのループ終了条件が「給餌予定回数に到達したか。」となっているため、空欄bに入るもう一方の終了条件はしきい値以上となります。

高得点のポイント

• 本文から給餌を終了するためのCt値に関する条件を正確に読み取り、意味を理解できていること。
• 条件分岐の判断文として自然に繋がるよう、「しきい値以上」という条件式の形で簡潔に表現できていること。

• 式の前半 (c × d) は、実際に給餌した餌の重量を求める部分です。
• 〔給餌部の動作概要〕(2)に「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。」とあり、図3では「1回分の給餌を行う。」処理を繰り返します。
• したがって、実際に給餌した餌の重量は「1回当たりの餌の重量」×「給餌を行った回数」で、c・d は イ（1回当たりの餌の重量） と ク（給餌を行った回数） です。掛け算なので c・d の順序は問いません（公式解答の備考も「順不同」）。

各選択肢の解説

• ア（Ct値）: 5分間隔で読み込む単位時間当たりのカウント値で、給餌の終了判断に用います。重量の計算には用いません。
• ウ（1個の餌の重量）・オ（給餌終了時のカウント値）: 残餌の重量を求める式の後半（e・f）で用います。
• エ（給餌開始時のカウント値）: 図3で給餌の前にカウンタをゼロクリアするので、式の要素になりません。
• カ（給餌重量）: サーバが決定して送信する与える餌の重量です。途中で給餌を終了した場合は、実際に給餌した重量と異なります。
• キ（給餌予定回数）: 途中で給餌を終了した場合は、実際に給餌を行った回数と異なります。

• 式の後半 (e × f) は、養殖魚が食べ残した餌（残餌）の重量を求める部分です。
• 〔給餌部の動作概要〕(2)に「ここで，給餌を行う1個の餌の重量は均一とする。」とあり、残餌センサは通過する残餌をアップカウントします。図3では給餌の前にカウンタをゼロクリアし、本文で「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。」と定めているので、給餌終了時のカウント値が残餌の個数です。
• したがって、残餌の重量は「1個の餌の重量」×「給餌終了時のカウント値」で、e・f は ウ（1個の餌の重量） と オ（給餌終了時のカウント値） です。掛け算なので e・f の順序は問いません（公式解答の備考も「順不同」）。

各選択肢の解説

• ア（Ct値）: 5分間隔で読み込む単位時間当たりのカウント値で、残餌全体の個数ではありません。
• イ（1回当たりの餌の重量）・ク（給餌を行った回数）: 実際に給餌した餌の重量を求める式の前半（c・d）で用います。
• エ（給餌開始時のカウント値）: ゼロクリアした直後の値なので、残餌の個数になりません。
• カ（給餌重量）・キ（給餌予定回数）: 給餌の指示・予定に関する値で、残餌の個数や重量を表しません。