运算处理装置、运算处理方法和非暂态计算机可读介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及运算处理装置、运算处理方法和用于存储运算处理程序的非暂态计算机可读存储介质。方法包括：根据前一代的多个个体生成当前代的多个个体，以通过进化计算获取针对个体的目标函数的值，所述个体中的每个个体表示变量；针对通过生成处理生成的当前代的多个个体的部分个体中的每个个体，通过预定方法计算目标函数的第一值；针对当前代的多个个体中的每个个体，以比所述预定方法低的精度近似地计算目标函数的第二值；根据第一值或第二值计算表示当前代的多个个体之间的差的适应度差；以及基于适应度差和第一值与第二值之间的精度差来控制近似计算的精度。

【技术实现步骤摘要】
运算处理装置、运算处理方法和非暂态计算机可读介质
本文讨论的实施方式涉及运算处理装置、运算处理方法、存储运算处理程序的非暂态计算机可读存储介质。
技术介绍
以往，已知有根据输入数据的组合输出接近真实值的值的近似值输出设备。近似值输出设备具有小脑模型，该小脑模型包括多个层模型，每个层模型具有针对通过将一种数据的可能范围分割为多个片段而获得的各片段的每个组合的粒状单元值。近似值输出设备具有计算单元，该计算单元基于多种输入数据识别对应片段的组合的粒状单元值，将层的粒状单元值相加并计算近似值。在近似值输出设备中的小脑模型单元的分割位置在指定的分割数目的范围内利用进化算法被限定为适当的。已知一种应用遗传搜索方法的优化设计装置，该优化设计装置使允许通过利用大量的设计变量数据对实际设计问题执行自动计算来获得最优解。该优化设计装置包括使用离散设计变量数据(例如，框架构件的片段尺寸)的近似表达式的近似优化计算设备和使用设计变量数据的细节优化计算设备。这两个计算设备被耦接以配置用于框架结构的优化设计装置。优化设计装置通过使用近似优化设备和细节优化设备、利用设计变量数据的近似表达式来自动地并且连续地执行两个阶段的优化计算。[引用列表][专利文献]日本公开特许公报第2001-109732号。日本公开特许公报第2001-134628号。
技术实现思路
[技术问题]在通过使用进化计算来尝试对预定目标函数进行优化的情况下，重复指示目标函数的变量的个体的生成。由于在进化计算中，在每一代中生成多个个体，因此要计算与个体相对应的目标函数的值。因此，进化计算所产生的个体数量巨大，并且计算目标函数花费大量的时间。因此，可以考虑将近似计算应用于进化计算。通过将近似计算应用于进化计算，可以提高进化计算的计算处理的速度。然而，由于近似计算的计算精度低，因此存在不能获得适当的计算结果的问题。根据一个方面，所公开的技术的目的是在使用进化计算时在短时间段内获得适当的计算结果。[问题解决方案]根据实施方式的一个方面，一种运算处理装置包括：存储器；以及处理器，其耦接至所述存储器，所述处理器被配置成：执行生成处理，该生成处理包括根据前一代的多个个体生成当前代的多个个体以通过进化计算获取针对个体的目标函数的值，所述的每个个体表示变量；执行第一计算处理，该第一计算处理包括针对通过生成处理生成的当前代的多个个体中的部分个体中的每个个体通过预定方法计算目标函数的第一值；执行第二计算处理，该第二计算处理包括针对通过生成处理生成的当前代的多个个体中的每个个体以比预定方法低的精度近似地计算目标函数的第二值；执行适应度差计算处理，该适应度差计算处理包括根据目标函数的第一值或目标函数的第二值来计算表示当前代的多个个体之间的差的适应度差；以及执行精度控制处理，该精度控制处理包括基于适应度差和表示目标函数的第一值与目标函数的第二值之间的差的精度差来控制由第二计算处理进行的近似计算的精度，对近似计算的精度的控制被配置成被执行以使得随着适应度差增大而精度差增大，并且随着适应度差减小而精度差减小。[专利技术的有益效果]根据一个方面，所公开的技术具有在使用进化计算时可以在短时间段内获得适当的计算结果的优点。附图说明图1是根据第一实施方式的运算处理单元的示意性框图；图2是用于说明进化计算的说明图；图3是用于说明进化计算的说明图；图4是用于说明由第一计算单元以高精度计算出的目标函数的值与由第二计算单元近似地计算出的目标函数的值之间的关系的说明图；图5是用于说明存储在存储单元中的表的说明图；图6是用于说明使用表的近似计算的说明图；图7是用于说明近似计算结果的说明图；图8示出了在近似计算被应用于进化计算并且近似计算的精度被控制的情况下的计算结果的示例；图9是用于说明在应用本实施方式的情况下进化计算中的计算时间的说明图；图10是示出根据实施方式的用作运算处理单元的计算机的示意性配置的框图；图11是示出根据实施方式的运算处理例程的示例的流程图；以及图12示出了在第四实施方式中使用的已训练模型的示例。具体实施方式下面将参照附图详细描述本文公开的实施方式。<第一实施方式的运算处理单元>如图1所示，根据第一实施方式的运算处理单元10包括生成单元12、第一计算单元14、存储单元15、第二计算单元16、精度差计算单元18、适应度差计算单元20和精度控制单元22。本实施方式的运算处理单元10通过使用进化计算来计算预定目标函数的最优值。为了通过进化计算获取针对每个代表变量的个体的目标函数的值，生成单元12基于前一代的多个个体中的每个个体生成当前代的多个个体。作为进化计算的示例，遗传算法是已知的。遗传算法适用于各种目标函数。图2是用于说明进化计算的说明图。在图2的示例中，与个体相对应的数值中的每个数值由二进制位串表示。在图2中，以二进制数写入0至1的数值x。在进化计算中，针对每一代生成多个个体。计算针对个体的目标函数的值。在这种情况下，如图2所示，通过对前一代的多个个体进行选择、交叉和变异来生成当前代的多个个体。在生成当前代的个体时，根据针对前一代的多个个体的目标函数的值(在下文中，也称为“适应度”)来对多个个体进行排序。例如，如图2所示。在进化计算的选择中，去除具有目标函数的最小值(图2中的“最差”)的个体“1100001111b”(其中个体x对应于x＝0.7654)。另一方面，具有目标函数的最大值(图2中的“最佳”)的个体“0100111101b”(其中个体x对应于x＝0.3099)被复制为第一代的个体，该第一代是没有交叉和突变的当前代。如图2所示，在进化计算的交叉中，执行交叉1，其中在个体“0100111101b”与个体“1001100001b”之间交换高3位以生成个体“1000111101b”和个体“0101100001b”。执行交叉2，其中在个体“0111000011b”和个体“0100001111b”之间交换高4位以生成个体“0100000011b”和个体“0111001111b”。如图2所示，在进化计算的变异中，个体“0101100001b”变异为“0111100001b”。以这种方式，根据作为前一代的第零代的个体生成作为当前代的第一代的个体。在通过重复多个个体的生成来推进生成时，使得多个个体具有更接近目标函数的最优值的值，并且最终(例如，在第十代中)获取目标函数的最优值，如图3所示。对于由生成单元12生成的当前代的多个个体中的部分个体中的每个个体，第一计算单元14通过预定方法计算针对部分个体的目标函数的值。用于由第一计算单元14进行计算的预定方法不同于第二计算单元16中的计算方法，这将在下面描述。更具体地，例如，表示由第一计算单元14进行的计算的精度的程度的计算精度高于由第二计算单元16进行的计算的精度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运算处理装置，包括：/n存储器；以及/n处理器，其耦接至所述存储器，所述处理器被配置成：/n执行生成处理，所述生成处理包括根据前一代的多个个体生成当前代的多个个体，以通过进化计算获取针对个体的目标函数的值，所述个体中的每个个体表示变量，/n执行第一计算处理，所述第一计算处理包括针对通过所述生成处理生成的当前代的多个个体的部分个体中的每个个体，通过预定方法计算所述目标函数的第一值，/n执行第二计算处理，所述第二计算处理包括针对通过所述生成处理生成的当前代的多个个体中的每个个体，以比所述预定方法低的精度近似地计算所述目标函数的第二值，/n执行适应度差计算处理，所述适应度差计算处理包括根据所述目标函数的第一值或所述目标函数的第二值来计算表示所述当前代的多个个体之间的差的适应度差，以及/n执行精度控制处理，所述精度控制处理包括基于所述适应度差和表示所述目标函数的第一值与所述目标函数的第二值之间的差的精度差来控制由所述第二计算处理进行的近似计算的精度，对所述近似计算的精度的控制被配置成：被执行以使得随着所述适应度差增大而所述精度差增大以及随着所述适应度差减小而所述精度差减小。/n

【技术特征摘要】
20190509 JP 2019-0890941.一种运算处理装置，包括：
存储器；以及
处理器，其耦接至所述存储器，所述处理器被配置成：
执行生成处理，所述生成处理包括根据前一代的多个个体生成当前代的多个个体，以通过进化计算获取针对个体的目标函数的值，所述个体中的每个个体表示变量，
执行第一计算处理，所述第一计算处理包括针对通过所述生成处理生成的当前代的多个个体的部分个体中的每个个体，通过预定方法计算所述目标函数的第一值，
执行第二计算处理，所述第二计算处理包括针对通过所述生成处理生成的当前代的多个个体中的每个个体，以比所述预定方法低的精度近似地计算所述目标函数的第二值，
执行适应度差计算处理，所述适应度差计算处理包括根据所述目标函数的第一值或所述目标函数的第二值来计算表示所述当前代的多个个体之间的差的适应度差，以及
执行精度控制处理，所述精度控制处理包括基于所述适应度差和表示所述目标函数的第一值与所述目标函数的第二值之间的差的精度差来控制由所述第二计算处理进行的近似计算的精度，对所述近似计算的精度的控制被配置成：被执行以使得随着所述适应度差增大而所述精度差增大以及随着所述适应度差减小而所述精度差减小。


2.根据权利要求1所述的运算处理装置，
其中，所述处理器还被配置成执行包括计算所述精度差的精度差计算处理。


3.根据权利要求1所述的运算处理装置，
其中，所述精度控制处理被配置成控制所述近似计算的精度，以使得维持所述精度差等于或小于所述适应度差的关系，并且随着所述适应度差增大而所述精度差增大，以及随着所述适应度差减小而所述精度差减小。


4.根据权利要求1所述的运算处理装置，
其中，所述精度控制处理被配置成控制所述近似计算的精度，以使得维持所述精度差的两倍的值等于或小于所述适应度差的关系，并且随着所述适应度差增大而所述精度差增大，以及随着所述适应度差减小而所述精度差减小。


5.根据权利要求2所述的运算处理装置，
其中，所述精度差计算处理被配置成：将通过所述第一计算处理利用所述预定方法计算出的所述目标函数的值与通过所述第二计算处理近似地计算出的所述目标函数的值之间的差的最大值计算作为所述精度差，并且
其中，所述适应度差计算处理被配置成：将针对当前代的多个个体中的每个个体的目标函数的值的最大值与针对当前代的多个个体中的每个个体的目标函数的值的最小值之间的差计算作为所述适应度差。


6.根据权利要求1所述的运算处理装置，
其中，所述第二计算处理被配置成：通过参考预先将个体的值与和所述个体的值对应的目标函数的值相关联的表获取目标函数的值，来近似地计算针对所述当前代的个体的目标函数的值。


7.根据权利要求1所述的运算处理装置，
其中，在通过迭代计算方法获取所述目标函数的值的情况下，所述第二计算处理通过以比通过所述第一计算处理利用所述预定方法进行的迭代的次数低的迭代的次数获取所述目标函数的值，来近似地计算针对所述当前代的个体的目标函数的值，并且
其中，所述精度控制处理通过调整要用于由所述第二计算处理进行的近似计算的迭代的次数来控制所述近似计算的精度。


8.根据权利要求1所述的运算处理装置，
其中，所述第二计算处理被配置成：通过使用由比在通过所述第一计算处理利用所述预定方法进行的计算中使用的位数少的位数...

【专利技术属性】
技术研发人员：角田有纪人，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP