JP2021117977A - 情報処理システム、組合せ最適解演算方法、及び組合せ最適解演算プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態の最適解演算システム10の概略構成図である。最適解演算システム10は、古典量子ハイブリッドシステム12及びPCインタフェース14を備える。
3のA2)。
ここで、横磁場がかかった重ね合わせ状態(初期状態)は、下に凸の単純なお椀型ポテンシャルの量子力学として記述される(図3のB1)。この重ね合わせ状態からゆっくり連続変形(アニーリング)でつなげることで、スピン変数の“±1”配位(右左配位)が決
定される(図3のB2)。
配位(右左配位)が決定される(図3のC2)。このように、古典的量子アニーリングは、量子アニーリングのプロセスを古典論で模倣したものである。
がある。このような手法では、領域Aからサンプリングすると同時に、領域Aとは異なる領域(異なる谷)、例えば図2の領域Cからサンプリングする可能性がある。その結果、本実施形態の古典的量子アニーリングほど正確な最適解を算出できない可能性がある。さらに、古典的量子アニーリングのような変数を連続変数φとして扱うことにより、最適解を含む領域を求める速度が高速となり得る。
本実施形態では、3つ以上の状態の重ね合わせ状態、すなわち多値で変数が与えられる形態について説明する。概念的には、高次元空間(K次元空間)に閉じ込められた粒子が3つ以上の複数(q個)のノードを行き来し、一つのノードに落ち着かせるために、連続変数φを基準とした最適化演算である。すなわち、本実施形態の変数は、複数のノードで表される多値の間で連続変形する連続変数とされる。
本実施形態では、離散値とされる変数sの探索履歴に基づく値を連続変数φとする。例えば、−1又は+1の何れかに変化する変数sは、解を探索する中で異なる値に逐次更新される。そこで、本実施形態では、探索過程における複数回の更新の結果、すなわち探索履歴に基づいて固定困難変数を抽出する。これにより、簡易に固定困難変数を抽出できる。
22 連続変数最適化演算部、24 抽出部、30 量子コンピュータ、
32 離散二値最適化演算部
Claims (12)
- 複数の変数によって構成される評価関数を用いて組合せ最適化問題を解く情報処理システム(12)であって、
離散値とされる前記変数を仮想的に連続変形する連続変数とし、制約条件を満たす前記評価関数の出力値を算出する最適化演算を行う第1最適化演算手段(22)と、
前記第1最適化演算手段による前記最適化演算に用いた前記連続変数に基づいて、前記複数の変数のうち前記離散値の何れかに決定できない前記変数を固定困難変数として抽出する抽出手段(24)と、
前記抽出手段によって前記固定困難変数として抽出された前記変数を離散変数とし、前記最適化演算を行う第2最適化演算手段(32)と、
を備える情報処理システム。 - 前記抽出手段は、前記第1最適化演算手段による最適解の算出に用いた前記連続変数を、前記連続変形の中央値を含む所定範囲外と前記所定範囲内とに分け、前記所定範囲内の前記連続変数に対応する前記変数を前記固定困難変数として抽出する、
請求項1記載の情報処理システム。 - 前記第1最適化演算手段によって前記離散値の何れかに決定された前記変数に基づく最適化演算の結果と、前記第2最適化演算手段によって前記離散値の何れかに決定された前記変数に基づく最適化演算の結果と、を合わせて出力する出力手段と、
を備える請求項1又は請求項2記載の情報処理システム。 - 前記第2最適化演算手段は、前記抽出手段によって抽出された前記固定困難変数とされた前記変数を前記離散変数とし、量子アニーリングによって前記最適化演算を行う、
請求項1から請求項3の何れか1項記載の情報処理システム。 - 前記第1最適化演算手段は、前記複数の変数を前記連続変数とし、量子アニーリングを模倣した古典的量子アニーリングによって前記最適化演算を行う、請求項1から請求項5の何れか1項記載の情報処理システム。
- 前記第1最適化演算手段及び前記抽出手段は、古典コンピュータ(20)で実行され、
前記第2最適化演算手段は、量子コンピュータ(30)で実行される、
請求項1から請求項7の何れか1項記載の情報処理システム。 - 前記変数は、3つ以上の複数のノードの間で連続変形する連続変数とされ、
前記抽出手段は、前記複数のノードの何れに対しても差分が所定値以内とならない前記変数を固定困難変数として抽出する、請求項1から請求項8の何れか1項記載の情報処理システム。 - 前記連続変数は、前記変数の探索履歴に基づく値とされる、請求項1から請求項4の何れか1項記載の情報処理システム。
- 複数の変数によって構成される評価関数を用いて組合せ最適化問題を解く組合せ最適解演算方法であって、
離散値とされる前記変数を仮想的に連続変形する連続変数とし、制約条件を満たす前記評価関数の出力値を算出する最適化演算を行う第1工程と、
前記第1工程による前記最適化演算に用いた前記連続変数に基づいて、前記複数の変数のうち前記離散値の何れかに決定できない前記変数を固定困難変数として抽出する第2工程と、
前記第2工程によって前記固定困難変数として抽出された前記変数を離散変数とし、前記最適化演算を行う第3工程と、
を有する組合せ最適解演算方法。 - 複数の変数によって構成される評価関数を用いて組合せ最適化問題を解く情報処理システムが備えるコンピュータを、
離散値とされる前記変数を仮想的に連続変形する連続変数とし、制約条件を満たす前記評価関数の出力値を算出する最適化演算を行う第1最適化演算手段と、
前記第1最適化演算手段による前記最適化演算に用いた前記連続変数に基づいて、前記複数の変数のうち前記離散値の何れかに決定できない前記変数を固定困難変数として抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって前記固定困難変数として抽出された前記変数を離散変数とし、前記最適化演算を行う第2最適化演算手段と、
して機能させるための組合せ最適解演算プログラム。
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WO2023095449A1 (ja) | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 富士フイルム株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラム |
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2020
- 2020-11-09 JP JP2020186526A patent/JP2021117977A/ja active Pending
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WO2023095449A1 (ja) | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 富士フイルム株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラム |
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