信息处理设备和方法以及非暂态计算机可读存储介质技术

提供了信息处理设备和方法以及非暂态计算机可读存储介质。方法包括：从搜索节点中获取在多个温度值中的第一温度值处针对能量函数中包括的多个状态变量获得的能量函数的值，该搜索节点被配置成通过使用多个温度值来执行对由能量函数中包括的多个状态变量表示的基态的搜索并且保存针对多个状态变量的能量函数的值；确定所获取的值是否小于在达到第一温度值之前针对多个状态变量获取的能量函数的最小值；在值小于最小值的情况下，记录指示在第一温度值处已经更新了最小值的更新信息；以及基于多个温度值中的已经记录了更新信息的第一温度值来输出第二温度值。的第一温度值来输出第二温度值。的第一温度值来输出第二温度值。

【技术实现步骤摘要】
信息处理设备和方法以及非暂态计算机可读存储介质


[0001]本文讨论的实施方式涉及信息处理设备、信息处理方法以及存储程序的非暂态计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]存在以下信息处理设备：通过利用作为代表磁体自旋行为的模型的伊辛模型代替优化问题来计算诺伊曼(Neumann)型计算机不擅长的多变量优化问题。信息处理设备通过马尔可夫链蒙特卡罗方法诸如例如模拟退火(SA)方法或副本交换方法来搜索其中与该问题对应的能量函数的值为最小的基态。基态对应于优化问题的最优解。在通过马尔可夫链蒙特卡罗方法进行的搜索中，可以将温度值用作参数。
[0003]例如，已经提出了以下优化设备：在该优化设备中，伊辛模型的状态由多个状态变量例如多个位表示，并且通过使用数字电路执行SA方法计算其中能量函数的值为最小的各个位的值的组合。
[0004]还存在组合优化方法的提议，其中，当通过使用SA方法求解包括多个评估项目的组合优化问题时，每个评估项目的权重系数随着温度参数的变化而动态地改变。
[0005]相关技术的示例包括日本特开专利公布第2019
‑
133651号和日本特开专利公布第9
‑
34951号。

技术实现思路

[0006][技术问题][0007]根据问题适当地确定在SA方法、副本交换方法等中使用的温度值并不容易。
[0008]在一个方面，本专利技术的目的是提供能够获取适于问题的温度值的信息处理设备、信息处理方法和程序。
[0009][针对问题的解决方案][0010]根据实施方式的一个方面，提供了一种由计算机实现的信息处理方法。在示例中，该方法包括：从搜索单元获取在多个温度值中的第一温度值处针对能量函数中包括的多个状态变量获得的能量函数的值，该搜索单元被配置成通过使用多个温度值来执行对由能量函数中包括的多个状态变量表示的基态的搜索并且保存针对多个状态变量的能量函数的值；确定所获取的值是否小于在达到第一温度值之前针对多个状态变量获取的能量函数的最小值；在值小于最小值的情况下，记录指示在第一温度值处已经更新了最小值的更新信息；以及基于多个温度值中的已经记录了更新信息的第一温度值来输出第二温度值。
[0011][本专利技术的效果][0012]在一方面，可以获取适合于问题的温度值。
附图说明
[0013]图1示出了根据第一实施方式的信息处理设备的处理示例；
[0014]图2示出了确定温度值的第一示例；
[0015]图3示出了确定温度值的第二示例；
[0016]图4示出了根据第二实施方式的信息处理设备的示例；
[0017]图5示出了温度调节单元的示例；
[0018]图6示出了温度值调节的示例；
[0019]图7示出了比较针对每个副本的最小能量值的示例；
[0020]图8示出了记录针对每个温度索引的更新次数的示例；
[0021]图9是示出副本交换的总体控制处理的示例的流程图；
[0022]图10是示出搜索处理的示例的流程图；
[0023]图11是示出最小能量更新确认处理的示例的流程图；
[0024]图12是示出交换控制处理的示例的流程图；
[0025]图13示出了根据第三实施方式的信息处理系统的示例；以及
[0026]图14示出了信息处理设备的功能的示例。
具体实施方式
[0027]在下文中，将参照附图描述实施方式。
[0028][第一实施方式][0029]将描述第一实施方式。
[0030]图1示出了根据第一实施方式的信息处理设备的处理示例。
[0031]基于通过使组合优化问题公式化获得的伊辛型能量函数，通过马尔可夫链蒙特卡罗方法例如SA方法或副本交换方法，信息处理设备1执行对伊辛模型的最小能量状态例如基态的搜索。基态对应于组合优化问题的最优解。能量函数表示与由多个状态变量的值表示的状态对应的能量值。能量函数也称为评估函数或目标函数。状态变量是取值为“0”或“1”的二进制变量。
[0032]伊辛型能量函数E(x)由例如公式(1)表示。
[0033][0034]状态向量x具有作为元素的多个状态变量，并且表示伊辛模型的状态。在使能量最大化的问题的情况下，能量函数的符号可以反转。
[0035]公式(1)右侧上的第一项将两个状态变量的值与耦合系数的乘积相加，对于可从所有状态变量中选择的两个状态变量的所有组合，不存在遗漏和重复。x
i
是第i个状态变量。x
j
是第j个状态变量。W
ij
是指示第i个状态变量与第j个状态变量之间的权重或耦合强度的权重系数。
[0036]公式(1)右侧上的第二项是针对所有状态变量的相应偏差系数与状态变量值的乘积之和。b
i
指示第i个状态变量的偏差系数。
[0037]例如，伊辛模型中的自旋的
“‑
1”对应于状态变量的值“0”。伊辛模型中的自旋的“+1”对应于状态变量的值“1”。因此，状态变量也可以称为取值为0或1的位。
[0038]信息处理设备1包括搜索单元1a、温度调节单元1b和存储单元1c。信息处理设备1通过使用例如半导体集成电路例如现场可编程门阵列(FPGA)来实现。在这种情况下，通过
使用半导体集成电路实现的搜索电路、温度调节电路和存储器电路分别地用作搜索单元1a、温度调节单元1b和存储单元1c。存储单元1c可以被包括在温度调节单元1b中。例如，温度调节电路可以包括存储器电路。
[0039]搜索单元1a通过使用多个温度值来执行对由能量函数中包括的多个状态变量表示的基态的搜索。温度值是指示温度的值。搜索单元1a保存针对多个状态变量的能量函数的值。
[0040]在对基态进行搜索中，通过改变某个状态变量例如位来重复地执行状态转换。使用蒙特卡洛(Metropolis)方法或吉布斯(Gibbs)方法来确定通过改变某个位从某个状态转换至下一个状态的概率。例如，搜索单元1a基于当多个位中的任何一个位被改变时的能量变化与噪声值之间的比较结果来确定是否允许该位的改变。在其中搜索单元1a确定允许改变的情况下，搜索单元通过改变位的值使状态转换发生。基于温度值或随机数获得噪声值。随着温度值增加，噪声值的幅度增加。
[0041]搜索单元1a将相对高的温度值设置为用于搜索的第一最大温度值。搜索单元1a将相对低的温度值设置为第一最小温度值。例如，搜索单元1a基于公式(2)和公式(3)确定用于搜索的温度值tmp[i]。
[0042][0043][0044]i是满足0≤i≤N
‑
1的整数，并且是温度值的标识号。tmp_max是最大温度值。tmp_min是最小温度值。公式(3)中的log指示常用对数。搜索单元1a使用初始最大温度值和初始最小温度值，通过公式(2)和公式(3)计算第i个初始温度值。
[0045]例如，当使用SA方法时，搜索单元1a在将温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信息处理设备，包括：搜索单元，其通过使用多个温度值来执行对由能量函数中包括的多个状态变量表示的基态的搜索，并且保存针对所述多个状态变量的所述能量函数的值；以及温度调节单元，其从所述搜索单元获取在所述多个温度值中的第一温度值处针对所述多个状态变量获得的所述能量函数的值；确定所获取的值是否小于在达到所述第一温度值之前针对所述多个状态变量获得的所述能量函数的最小值；在所述值小于所述最小值的情况下，记录指示在所述第一温度值处已经更新了所述最小值的更新信息；以及基于所述多个温度值中的已经记录了所述更新信息的所述第一温度值来输出第二温度值。2.根据权利要求1所述的信息处理设备，其中，所述温度调节单元将在所述第一温度值处针对所述多个状态变量获得的所述能量函数的多个值中最小的值获取为所述值。3.根据权利要求1所述的信息处理设备，其中，所述搜索单元通过使用所述多个状态变量的第一集合和第二集合中的每一个来执行所述搜索，以及其中，所述温度调节单元：针对所述第一集合，确定在所述第一温度值处的所述能量函数的第一值是否小于在达到所述第一温度值之前针对所述第一集合获得的所述能量函数的第一最小值，并且在所述第一值小于所述第一最小值的情况下针对所述第一温度值记录所述更新信息，以及针对所述第二集合，确定在所述第一温度值处的所述能量函数的第二值是否小于在达到所述第一温度值之前针对所述第二集合获得的所述能量函数的第二最小值，并且在所述第二值小于所述第二最小值的情况下针对所述第一温度值记录所述更新信息。4.根据权利要求3所述的信息处理设备，其中，所述温度调节单元：在所述第一值小于所述第一最小值时，将针对所述第一集合保存的所述第一最小值更新为所述第一值，在所述第二值小于所述第二最小值时，将针对所述第二集合保存的所述第二最小值更新为所述第二值，并且针对所述多个温度值中的每一个记录所述第一最小值和所述第二最小值已经被更新的次数作为所述更新信息，并且基于针对所述多个温度值中的每一个所记录的次数来指定所述多个温度值中的用于确定所述第二温度值的所述第一温度值。5.根据权利要求4所述的信息处理设备，其中，所述第二温度值包括用于所述搜索的新的最大温度值和新的最小温度值，以及其中，所述温度调节单元指定所述多个温度值中的所记录的次数大于阈值的两个或更多个温度值，将所述两个或更多个温度值中的最大温度值确定为所述最大温度值，并且将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山纯平，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：