程序和信息处理设备制造技术

本发明专利技术涉及程序和信息处理设备。一种程序，在该程序中计算机执行以下处理：执行搜索处理，该搜索处理根据预定顺序重复地执行选择、确定和状态改变，以搜索由包括多个状态变量的能量函数表示的问题的解。搜索处理包括：对在搜索处理中确定变化候选的状态变量的值将连续不被改变的次数进行计数；以及当在计数处理中计数的次数达到预定次数时，利用偏移来校正与变化候选的状态变量的值的变化对应的能量函数的变化量。该确定包括在校正变化量之后，执行基于校正后的变化量来确定是否改变变化候选的状态变量的值。化候选的状态变量的值。化候选的状态变量的值。

【技术实现步骤摘要】
程序和信息处理设备


[0001]本文讨论的实施方式涉及程序、信息处理方法和信息处理设备。

技术介绍

[0002]信息处理设备可以用于获得组合优化问题的解。信息处理设备将组合优化问题转换成作为表示磁体的自旋行为的模型的伊辛模型的能量函数，并且在能量函数中包括的状态变量的值的组合之中搜索使能量函数最小化或最大化的组合。使能量函数最小化或最大化的状态变量的值的组合对应于由状态变量的集合表示的基态或最优解。作为用于在实际时间中获取组合优化问题的近似解的方法，应用了其中基于马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法组合使用模拟退火(SA)方法、并行回火方法等的方法。
[0003]例如，作为执行MCMC方法的设备，存在根据索引顺序(顺序地)选择状态变量并确定是否允许其中状态变量的值将被改变的状态转变的设备，以及执行用于通过将多个状态转变同时设置为转变候选来选择单个状态转变的并行搜索的设备。
[0004][引用列表][0005][专利文献][0006][专利文献1]日本公开特许公报第2020
‑
135727号。
[0007][专利文献2]美国专利申请公开第2014/0279816号。

技术实现思路

[0008][问题][0009]如上所述，为了获得由能量函数表示的问题的解，考虑以预定顺序例如状态变量的索引来选择状态变量，并且确定是否允许与状态变量相关的状态转变。根据该方法，重复执行针对多个状态变量中的每一个状态变量的确定，直到例如以在完成一轮的状态变量并且任何状态转变不被允许的情况下开始下一轮确定的方式执行状态转变。然而，因为在不执行状态转变的同时迭代次数增加，因此获得解所花费的时间增加。
[0010]一方面，本实施方式的目的是提供一种用于提高解搜索效率的程序、信息处理方法和信息处理设备。
[0011][问题的解决方案][0012]在一个实施方式中，一种程序，在该程序中计算机执行以下处理：执行搜索处理，该搜索处理根据预定顺序重复地执行选择处理、确定处理和状态改变处理，以搜索由包括多个状态变量的能量函数表示的问题的解。选择处理包括以预定顺序选择作为多个状态变量的一部分的变化候选的状态变量。确定处理包括基于与在选择处理中所选择的变化候选的状态变量的值的变化对应的能量函数的值的变化量来确定是否改变变化候选的状态变量的值。状态改变处理包括当在确定处理中确定变化候选的状态变量的值将被改变时，改变变化候选的状态变量的值。该搜索处理还包括：计数处理，其包括对在重复执行的搜索处理中确定变化候选的状态变量的值将连续不被改变的次数进行计数；以及校正处理，其包
括当在计数处理中计数的次数达到预定次数时，利用偏移值来校正与新选择的变化候选的状态变量的值的变化对应的能量函数的变化量。确定处理包括在通过校正处理校正变化量之后，执行基于校正后的变化量来确定是否要改变新选择的变化候选的状态变量的值。
[0013]此外，在一个实施方式中，一种程序，在该程序中计算机执行以下处理：执行搜索处理，该搜索处理根据预定顺序重复地执行选择处理、确定处理和状态改变处理，以搜索由包括多个状态变量的能量函数表示的问题的解。选择处理包括以预定顺序选择作为多个状态变量的一部分的变化候选的状态变量。确定处理包括基于与在选择处理中选择的变化候选的状态变量的值的变化对应的能量函数的值的变化量来确定是否改变变化候选的状态变量的值。状态改变处理包括当在确定处理中确定变化候选的状态变量的值将被改变时，改变变化候选的状态变量的值。该搜索处理还包括：计数处理，其包括对在重复执行的搜索处理中确定变化候选的状态变量的值将连续不被改变的次数进行计数；当在计数处理中计数的次数达到预定次数时，基于根据变化量和随机数值计算的概率密钥从多个状态变量中选择第一状态变量；以及改变所选择的第一值的值。
[0014]此外，在一个实施方式中，提供了一种信息处理方法。
[0015]此外，在一个实施方式中，提供了一种信息处理设备。
[0016][专利技术效果][0017]根据一个方面，可以提高解搜索的效率。
附图说明
[0018]图1是示出根据第一实施方式的信息处理设备的图；
[0019]图2是示出根据第二实施方式的信息处理设备的图；
[0020]图3是示出根据第三实施方式的信息处理设备的硬件示例的图；
[0021]图4是示出信息处理设备的功能示例的图；
[0022]图5是示出副本更新单元的功能示例的图；
[0023]图6是示出信息处理设备的处理示例的流程图；
[0024]图7是示出示例性解结果(部分1)的图；
[0025]图8是示出示例性解结果(部分2)的图；
[0026]图9是示出根据第四实施方式的副本更新单元的功能示例的图；
[0027]图10是示出信息处理设备的处理示例的流程图；
[0028]图11是示出比较示例的流程图；以及
[0029]图12是示出根据第五实施方式的信息处理设备的功能示例的图。
具体实施方式
[0030]在下文中，将参照附图描述本实施方式。
[0031][第一实施方式][0032]将描述第一实施方式。
[0033]图1是示出根据第一实施方式的信息处理设备的图。
[0034]信息处理设备10通过使用MCMC方法搜索组合优化问题的解，并且输出搜索到的解。信息处理设备10包括存储单元11和处理单元12。存储单元11可以是易失性存储装置例
如随机存取存储器(RAM)，并且可以是非易失性存储装置例如硬盘驱动器(HDD)或闪存。处理单元12可以包括中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、图形处理单元(GPU)等。处理单元12可以是执行程序的处理器。“处理器”可以包括多个处理器的集合(多处理器)。
[0035]组合优化问题由伊辛型能量函数进行公式化，并且被替换为例如使能量函数的值最小化的问题。能量函数也可以称为目标函数、评价函数等。能量函数包括多个状态变量。状态变量中的每一个是值为0或1的二进制变量，并且可以被称为“位”。组合优化问题的解由多个状态变量的值表示。使能量函数的值最小化的解表示伊辛模型的基态，并且对应于组合优化问题的最优解。能量函数的值可以被称为能量。
[0036]伊辛型能量函数由等式(1)表示。
[0037][等式1][0038][0039]状态向量x具有多个状态变量作为元素，并且表示伊辛模型的状态。等式(1)是以二次无约束二进制优化(QUBO)形式进行公式化的能量函数。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。属于状态向量x的多个状态变量的值被存储在存储单元11中。
[0040]等式(1)右侧的第一项通过以下操作获得：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，在没有遗漏和重复的情况下对两个状态变量的值与权重系数的乘积进行整合。下标i和j是状态变量的索引。x
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种程序，在所述程序中计算机执行以下处理：执行搜索处理，所述搜索处理根据预定顺序重复地执行选择处理、确定处理和状态改变处理，以搜索由包括多个状态变量的能量函数表示的问题的解，其中，所述选择处理包括以预定顺序选择作为所述多个状态变量的一部分的变化候选的状态变量，所述确定处理包括基于与在所述选择处理中选择的所述变化候选的状态变量的值的变化对应的所述能量函数的值的变化量来确定是否改变所述变化候选的状态变量的值，并且所述状态改变处理包括当在所述确定处理中确定所述变化候选的状态变量的值将被改变时，改变所述变化候选的状态变量的值，其中，所述搜索处理还包括：计数处理，其包括对在重复执行的所述搜索处理中确定所述变化候选的状态变量的值将连续不被改变的次数进行计数，以及校正处理，其包括当在所述计数处理中计数的所述次数达到预定次数时，利用偏移值来校正与新选择的变化候选的状态变量的值的变化对应的所述能量函数的变化量，其中，所述确定处理包括在通过所述校正处理校正所述变化量之后，执行基于校正后的变化量来确定是否要改变所述新选择的变化候选的状态变量的值。2.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述校正处理包括通过从所述变化量中减去所述偏移值来校正所述变化量。3.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述处理还包括在基于所述校正后的变化量改变所述变化候选的状态变量的值后，取消利用所述偏移值的所述校正。4.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述处理还包括将根据所述预定顺序对所述变化候选的状态变量的一轮选择所需的选择次数设置为所述预定次数。5.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述处理还包括通过利用所述偏移值校正所述变化量来增加确定改变所述变化候选的状态变量的值的概率。6.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述处理还包括：将在所述次数达到所述预定次数时针对所述变化候选的状态变量中的每一个状态变量获得的所述变化量的最小值设置为所述偏移值；以及通过从所述变化量中减去所述偏移值，将确定改变对应于所述最小值的所述变化候选的状态变量的值的概率设置为1。7.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述处理还包括将针对是否改变所述变化候选的状态变量的值的一个确定而选择的所述变化候选的状态变量的数量设置为一个或更多个。8.一种信息处理设备，包括：存储器；以及处理器，其耦接至所述存储器并且被配置成执行搜索处理，所述搜索处理根据预定顺序重复地执行选择处理、确定处理和状态改变处理，以搜索由包括多个状态变量的能量函数表示的问题的解，其中，
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【专利技术属性】
技术研发人员：土手晓，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：