JP2022031949A - Information processing apparatus, information processing method, and information processing program - Google Patents

Information processing apparatus, information processing method, and information processing program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information processing apparatus, an information processing method, and an information processing program which can efficiently calculate solution of an optimization problem having parameters changing in response to a situation.
SOLUTION: An information processing apparatus 10 according to the present invention has: a prediction unit 12 for predicting parameters for an optimization problem by using a prediction model 12a generated by machine learning; a setting unit 13 for substituting parameters into at least one of an objective function and a function representing limiting conditions to set, to an annealing machine, Hamiltonian including the objective function and the function representing the limiting conditions; an acquiring unit 14 for acquiring, from the annealing machine, a ground state of the Hamiltonian calculated by the annealing machine; and a calculating unit 15 for calculating a candidate for solution of the optimization problem based on the ground state.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2022,JPO&INPIT

Description

本発明は、情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムに関する。 The present invention relates to an information processing apparatus, an information processing method and an information processing program.

近年、機械学習が様々な分野に応用されている。例えば、機械学習によってあるルート
を移動するのに要する時間や金額(燃料費)等のコストを予測して、少ないコストで移動
できるようにルートを決定することがある。
In recent years, machine learning has been applied to various fields. For example, machine learning may be used to predict costs such as the time and amount of money (fuel cost) required to move a certain route, and determine the route so that the route can be moved at a low cost.

例えば、下記特許文献1には、地図上の地点に対応する複数のノードの中から選択され
た2つのノード間の予測コストを、グラフ情報に基づいて計算し、選択された2つのノー
ドに対応する地図上の2地点間の実測コストを取得し、予測コスト及び実測コストを学習
データとして記憶して、学習データに基づいて、予測コストと、実測コストとの関係を学
習した学習モデルを生成し、生成した学習モデルに基づいて、地図上の任意の2地点間の
コストを提供するサーバ装置が記載されている。
For example, in Patent Document 1 below, the predicted cost between two nodes selected from a plurality of nodes corresponding to points on a map is calculated based on graph information, and the two selected nodes are supported. The actual measurement cost between two points on the map is acquired, the predicted cost and the actual measurement cost are stored as learning data, and a learning model that learns the relationship between the predicted cost and the actual measurement cost is generated based on the learning data. , A server device that provides a cost between any two points on a map based on the generated learning model is described.

特許第6562431号Patent No. 6562431

しかしながら、各ルートのコストが予測できたとしても、選び得るルートの組み合わせ
が多くなると、組み合わせを最適化するために多大な演算量が必要となる。このような組
み合わせ爆発による演算量の増大は、ルート最適化の場合だけでなく、一般の最適化問題
においても生じる。
However, even if the cost of each route can be predicted, if the number of combinations of routes that can be selected increases, a large amount of calculation is required to optimize the combination. The increase in the amount of computation due to such a combinatorial explosion occurs not only in the case of route optimization but also in general optimization problems.

そのため、機械学習によって最適化問題のパラメータが予測できたとしても、その問題
の解を得ることが困難な場合があった。
Therefore, even if the parameters of the optimization problem can be predicted by machine learning, it may be difficult to obtain a solution to the problem.

そこで、本発明は、状況に応じて変化するパラメータを含む最適化問題の解を効率良く
求めることができる情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムを提供する。
Therefore, the present invention provides an information processing apparatus, an information processing method, and an information processing program capable of efficiently obtaining a solution of an optimization problem including parameters that change depending on a situation.

本発明の一態様に係る情報処理装置は、機械学習により生成した予測モデルによって、
最適化問題のパラメータを予測する予測部と、パラメータを、目的関数及び制約条件を表
す関数の少なくともいずれかに代入して、目的関数及び制約条件を表す関数を含むハミル
トニアンを、アニーリングマシンに設定する設定部と、アニーリングマシンにより算出さ
れたハミルトニアンの基底状態を、アニーリングマシンから取得する取得部と、基底状態
に基づいて、最適化問題の解候補を算出する算出部と、を備える。
The information processing apparatus according to one aspect of the present invention is based on a prediction model generated by machine learning.
A predictor that predicts the parameters of the optimization problem and a Hamiltonian containing the objective function and the function that represents the constraint are set in the annealing machine by substituting the parameter into at least one of the objective function and the function that represents the constraint. It includes a setting unit, an acquisition unit that acquires the Hamiltonian base state calculated by the annealing machine from the annealing machine, and a calculation unit that calculates solution candidates for optimization problems based on the base state.

この態様によれば、状況に応じて変化する最適化問題のパラメータを予測モデルによっ
て予測し、そのパラメータを含む最適化問題の解をアニーリングマシンによって効率良く
求めることができる。
According to this aspect, the parameters of the optimization problem that change depending on the situation can be predicted by the prediction model, and the solution of the optimization problem including the parameters can be efficiently obtained by the annealing machine.

上記態様において、設定部は、複数の最適化問題のうちユーザにより指定された最適化
問題に対応する目的関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシンに設定してもよい
In the above aspect, the setting unit may set the Hamiltonian including the objective function corresponding to the optimization problem specified by the user among the plurality of optimization problems in the annealing machine.

この態様によれば、ユーザが、複数の最適化問題から1つの最適化問題を選択する形式
とすることで、複数の最適化問題について予め用意した目的関数のいずれかをアニーリン
グマシンに設定することができ、ユーザがアニーリングマシンを設定する負担を軽減する
ことができる。
According to this aspect, one of the objective functions prepared in advance for a plurality of optimization problems is set in the annealing machine by the user selecting one optimization problem from a plurality of optimization problems. It is possible to reduce the burden on the user to set up the annealing machine.

上記態様において、設定部は、複数の制約条件のうちユーザにより指定された制約条件
を表す関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシンに設定してもよい。
In the above aspect, the setting unit may set the Hamiltonian including the function representing the constraint condition specified by the user among the plurality of constraint conditions in the annealing machine.

この態様によれば、ユーザが、複数の制約条件から所望の制約条件を選択する形式とす
ることで、予め用意した複数の制約条件を表す関数をアニーリングマシンに設定すること
ができ、ユーザがアニーリングマシンを設定する負担を軽減することができる。
According to this aspect, by adopting a format in which the user selects a desired constraint condition from a plurality of constraint conditions, a function representing a plurality of constraint conditions prepared in advance can be set in the annealing machine, and the user can perform annealing. The burden of setting up the machine can be reduced.

上記態様において、最適化問題は、複数のルートに関する組合せ最適化問題であっても
よい。
In the above aspect, the optimization problem may be a combinatorial optimization problem for a plurality of routes.

上記態様において、最適化問題は、複数の拠点を巡回するルート最適化問題であり、パ
ラメータは、複数の拠点の間の移動に要する所要時間、複数の拠点の間の距離及び複数の
拠点の間の移動に要する金額の少なくともいずれかを含み、目的関数は、複数の拠点を巡
回するのに要する総所要時間、複数の拠点を巡回するのに要する総移動距離及び複数の拠
点を巡回するのに要する合計金額のいずれかを表してもよい。
In the above aspect, the optimization problem is a route optimization problem that goes around a plurality of bases, and the parameters are the time required to move between the plurality of bases, the distance between the plurality of bases, and the distance between the plurality of bases. Including at least one of the amount of money required to travel, the objective function is to travel the total time required to travel to multiple locations, the total distance traveled to travel to multiple locations, and to travel to multiple locations. It may represent any of the required total amount.

この態様によれば、拠点間の移動時間、拠点間の距離及び拠点間の移動に要する金額の
いずれかを予測し、予測値をパラメータとする目的関数を最小化することで、交通状況の
変化に合わせた最適な巡回ルートを算出することができる。
According to this aspect, changes in traffic conditions are made by predicting any of the travel time between bases, the distance between bases, and the amount of money required to move between bases, and by minimizing the objective function using the predicted value as a parameter. It is possible to calculate the optimum patrol route according to the above.

上記態様において、パラメータは、複数の候補拠点から複数の拠点を抽出するためのデ
ータを含んでもよい。
In the above aspect, the parameter may include data for extracting a plurality of bases from a plurality of candidate bases.

この態様によれば、訪問する拠点を絞り込んだ上で、訪問順を最適化することができる
According to this aspect, it is possible to optimize the order of visits after narrowing down the bases to be visited.

上記態様において、制約条件は、複数の拠点に到着する時刻に関する条件を含んでもよ
い。
In the above aspect, the constraint condition may include a condition regarding the time of arrival at a plurality of bases.

この態様によれば、予定した到着目標時間に各拠点を訪問できるように経路を最適化す
ることができる。
According to this aspect, the route can be optimized so that each base can be visited at the scheduled arrival target time.

上記態様において、最適化問題は、人的資源又は物的資源のスケジューリングに関する
組合せ最適化問題であってもよい。
In the above aspect, the optimization problem may be a combinatorial optimization problem relating to scheduling of human resources or physical resources.

上記態様において、最適化問題は、店舗に配置するスタッフのシフト最適化問題であり
、パラメータは、店舗の来店者数を含み、目的関数は、来店者数に基づいて定められるス
タッフの人数及びスタッフの人件費の少なくともいずれかを表してもよい。
In the above aspect, the optimization problem is a shift optimization problem of the staff assigned to the store, the parameter includes the number of visitors to the store, and the objective function is the number of staff and staff determined based on the number of visitors. May represent at least one of the labor costs of.

この態様によれば、店舗の来店者数を予測し、予測値をパラメータとする目的関数を最
小化することで、来店状況の変化に合わせた最適なスタッフのシフトを算出することがで
きる。
According to this aspect, by predicting the number of store visitors and minimizing the objective function using the predicted value as a parameter, it is possible to calculate the optimum staff shift according to the change in the store visit situation.

上記態様において、制約条件は、スタッフの希望休暇に関する条件及びスタッフの勤務
グループに関する条件の少なくともいずれかを含んでもよい。
In the above embodiment, the constraint may include at least one of the conditions relating to the staff's desired leave and the conditions relating to the staff's working group.

この態様によれば、店舗の来店客数に対してスタッフの配置を最適化するだけでなく、
スタッフの勤務に関する希望を叶えるようにシフトを最適化することができる。
According to this aspect, not only the staffing is optimized for the number of customers visiting the store, but also the staffing is optimized.
Shifts can be optimized to fulfill the staff's work wishes.

上記態様において、制約条件は、スタッフの勤務間隔に関する条件を含んでもよい。 In the above aspect, the constraint may include a condition regarding the work interval of the staff.

この態様によれば、店舗の来店客数に対してスタッフの配置を最適化するだけでなく、
スタッフの勤務に関する希望を叶えるようにシフトを最適化することができる。
According to this aspect, not only the staffing is optimized for the number of customers visiting the store, but also the staffing is optimized.
Shifts can be optimized to fulfill the staff's work wishes.

上記態様において、最適化問題は、容量を有する有形又は無形の対象の詰込みに関する
組み合わせ最適化問題であってもよい。
In the above embodiment, the optimization problem may be a combinatorial optimization problem relating to the packing of a tangible or intangible object having a capacity.

上記態様において、最適化問題は、複数の荷物を複数のコンテナに積むパッキング最適
化問題であり、パラメータは、複数の荷物の量を含み、目的関数は、複数の荷物を複数の
コンテナのいずれに積むかの割り当て及び複数の荷物の間の距離の少なくともいずれかを
表してもよい。
In the above aspect, the optimization problem is a packing optimization problem in which a plurality of packages are loaded in a plurality of containers, a parameter includes a plurality of packages, and an objective function is a plurality of packages in any of the plurality of containers. It may represent at least one of the load allocation and the distance between multiple packages.

この態様によれば、荷物の量を予測し、予測値をパラメータとする目的関数を最小化す
ることで、運ぶべき荷物の量の変化に合わせて最適なパッキングを算出することができる
According to this aspect, by predicting the amount of luggage and minimizing the objective function using the predicted value as a parameter, it is possible to calculate the optimum packing according to the change in the amount of luggage to be carried.

上記態様において、制約条件は、複数のコンテナそれぞれの容量に関する条件及び複数
のコンテナそれぞれのコストに関する条件の少なくともいずれかを含んでもよい。
In the above embodiment, the constraint condition may include at least one of a condition relating to the capacity of each of the plurality of containers and a condition relating to the cost of each of the plurality of containers.

この態様によれば、過積載を防止し、コンテナのコストを小さくするようにして荷物の
パッキングを最適化することができる。
According to this aspect, it is possible to optimize the packing of cargo by preventing overloading and reducing the cost of the container.

上記態様において、制約条件は、複数の荷物の間の距離に関する条件を含んでもよい。 In the above aspect, the constraint may include a condition regarding the distance between a plurality of packages.

この態様によれば、互いに近くに置かれている複数の荷物が1つのコンテナに積まれる
ように最適化され、荷物をコンテナに運ぶ運搬コストが少なくなる。
According to this aspect, a plurality of packages placed close to each other are optimized to be loaded in one container, and the transportation cost for transporting the packages to the container is reduced.

本発明の他の態様に係る情報処理方法は、情報処理装置に備えられたプロセッサによっ
て、機械学習により生成した予測モデルによって、最適化問題のパラメータを予測するこ
とと、パラメータを、目的関数及び制約条件を表す関数の少なくともいずれかに代入して
、目的関数及び制約条件を表す関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシンに設定
することと、アニーリングマシンにより算出されたハミルトニアンの基底状態を、アニー
リングマシンから取得することと、基底状態に基づいて、最適化問題の解候補を算出する
ことと、を実行する。
In the information processing method according to another aspect of the present invention, the parameters of the optimization problem are predicted by the processor provided in the information processing device and the prediction model generated by machine learning, and the parameters are set to the objective function and the constraint. Assign to at least one of the functions representing the condition to set the Hamiltonian containing the objective function and the function representing the constraint condition in the annealing machine, and obtain the base state of the Hamiltonian calculated by the annealing machine from the annealing machine. And to calculate the solution candidates of the optimization problem based on the base state.

この態様によれば、状況に応じて変化する最適化問題のパラメータを予測モデルによっ
て予測し、そのパラメータを含む最適化問題の解をアニーリングマシンによって効率良く
求めることができる。
According to this aspect, the parameters of the optimization problem that change depending on the situation can be predicted by the prediction model, and the solution of the optimization problem including the parameters can be efficiently obtained by the annealing machine.

本発明の他の態様に係る情報処理プログラムは、情報処理装置に備えられたプロセッサ
を、機械学習により生成した予測モデルによって、最適化問題のパラメータを予測する予
測部、パラメータを、目的関数及び制約条件を表す関数の少なくともいずれかに代入して
、目的関数及び制約条件を表す関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシンに設定
する設定部、アニーリングマシンにより算出されたハミルトニアンの基底状態を、アニー
リングマシンから取得する取得部、及び基底状態に基づいて、最適化問題の解候補を算出
する算出部、として機能させる。
In the information processing program according to another aspect of the present invention, the processor provided in the information processing apparatus is subjected to a prediction unit for predicting the parameters of the optimization problem by a prediction model generated by machine learning, parameters, objective functions and constraints. The setting part that sets the Hamiltonian including the objective function and the function representing the constraint condition to at least one of the functions representing the condition in the annealing machine, and the base state of the Hamiltonian calculated by the annealing machine is obtained from the annealing machine. It functions as an acquisition unit and a calculation unit that calculates solution candidates for optimization problems based on the base state.

この態様によれば、状況に応じて変化する最適化問題のパラメータを予測モデルによっ
て予測し、そのパラメータを含む最適化問題の解をアニーリングマシンによって効率良く
求めることができる。
According to this aspect, the parameters of the optimization problem that change depending on the situation can be predicted by the prediction model, and the solution of the optimization problem including the parameters can be efficiently obtained by the annealing machine.

本発明によれば、状況に応じて変化するパラメータを含む最適化問題の解を効率良く求
めることができる情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムを提供することが
できる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide an information processing apparatus, an information processing method, and an information processing program capable of efficiently obtaining a solution of an optimization problem including parameters that change depending on a situation.

本発明の第1実施形態に係る情報処理装置の機能ブロックを示す図である。It is a figure which shows the functional block of the information processing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態に係る情報処理装置の物理的構成を示す図である。It is a figure which shows the physical structure of the information processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る情報処理装置によりアニーリングマシンに設定される量子ビットの対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence relation of the quantum bit set in the annealing machine by the information processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る情報処理装置により予測される拠点間の移動時間を示す図である。It is a figure which shows the travel time between bases predicted by the information processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る情報処理装置により設定される訪問時間に関する制約条件を示す図である。It is a figure which shows the constraint condition about the visit time set by the information processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る情報処理装置により実効されるルート最適化処理のフローチャートである。It is a flowchart of the route optimization processing which is performed by the information processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る情報処理装置によりアニーリングマシンに設定される量子ビットの対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence relation of the quantum bit set in the annealing machine by the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態に係る情報処理装置により設定されるスタッフの希望休暇に関する制約条件を示す図である。It is a figure which shows the constraint condition about the desired leave of the staff set by the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る情報処理装置によりアニーリングマシンに設定される量子ビットの対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence relation of the quantum bit set in the annealing machine by the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る情報処理装置により実効されるシフト最適化処理のフローチャートである。It is a flowchart of shift optimization processing which is effective by the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 本発明の第3実施形態に係る情報処理装置によりアニーリングマシンに設定される量子ビットの対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence relation of the quantum bit set in the annealing machine by the information processing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 第3実施形態に係る情報処理装置によりアニーリングマシンに設定される量子ビットの対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence relation of the quantum bit set in the annealing machine by the information processing apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る情報処理装置によりアニーリングマシンに設定される量子ビットの対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence relation of the quantum bit set in the annealing machine by the information processing apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る情報処理装置により設定される荷物間の距離を示す図である。It is a figure which shows the distance between the baggage set by the information processing apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る情報処理装置により実効されるパッキング最適化処理のフローチャートである。It is a flowchart of the packing optimization processing which is effective by the information processing apparatus which concerns on 3rd Embodiment.

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一
の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each figure, those with the same reference numerals have the same or similar configurations.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る情報処理装置10の機能ブロックを示す図である
。情報処理装置10は、指定取得部11、予測部12、設定部13、取得部14及び算出
部15を備える。情報処理装置10は、汎用のコンピュータで構成される。情報処理装置
10は、インターネット等の通信ネットワークを介して、ユーザ端末20及びアニーリン
グマシン30と接続される。ユーザ端末20は、汎用のコンピュータで構成され、パーソ
ナルコンピュータやスマートフォンであってよい。アニーリングマシン30は、設定され
たイジングモデルのハミルトニアンについて、その基底状態を算出するコンピュータであ
り、例えば量子アニーリングによりハミルトニアンの基底状態を算出する量子アニーリン
グマシンであってよい。また、アニーリングマシン30は、量子ゲートを量子ビットに作
用させてハミルトニアンの基底状態を算出する量子コンピュータに置き換えてもよい。も
っとも、アニーリングマシン30は、量子アニーリングマシンでなくてもよく、古典コン
ピュータを含む任意の方式のコンピュータで構成されていてもよい。また、情報処理装置
10は、量子アニーリングマシン等のアニーリングマシン30及び汎用の古典コンピュー
タで構成されるハイブリッドコンピュータと接続され、ハイブリッドコンピュータにイジ
ングモデルのハミルトニアンを設定し、その基底状態を算出させてもよい。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a functional block of the information processing apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. The information processing apparatus 10 includes a designated acquisition unit 11, a prediction unit 12, a setting unit 13, an acquisition unit 14, and a calculation unit 15. The information processing device 10 is composed of a general-purpose computer. The information processing device 10 is connected to the user terminal 20 and the annealing machine 30 via a communication network such as the Internet. The user terminal 20 is composed of a general-purpose computer, and may be a personal computer or a smartphone. The annealing machine 30 is a computer that calculates the ground state of the Hamiltonian of the set Ising model, and may be, for example, a quantum annealing machine that calculates the ground state of the Hamiltonian by quantum annealing. Further, the annealing machine 30 may be replaced with a quantum computer that calculates the ground state of the Hamiltonian by acting the quantum gate on the qubit. However, the annealing machine 30 does not have to be a quantum annealing machine, and may be configured by any type of computer including a classical computer. Further, the information processing apparatus 10 is connected to a hybrid computer composed of an annealing machine 30 such as a quantum annealing machine and a general-purpose classical computer, and even if the hybrid computer is set to the Hamiltonian of the Ising model and its ground state is calculated. good.

指定取得部11は、ユーザ端末20から、情報処理装置10によって解く最適化問題の
種類の指定を取得する。指定取得部11は、複数の最適化問題の中から、ユーザ端末20
により選択された最適化問題の種類の指定を取得してよい。また、指定取得部11は、最
適化問題を解く際に満たすべき拘束条件の指定を取得する。指定取得部11は、複数の制
約条件の中から、ユーザ端末20により選択された制約条件の指定を取得してよい。
The designation acquisition unit 11 acquires the designation of the type of the optimization problem to be solved by the information processing apparatus 10 from the user terminal 20. The designation acquisition unit 11 is a user terminal 20 from among a plurality of optimization problems.
You may get the specification of the type of optimization problem selected by. Further, the designation acquisition unit 11 acquires the designation of the constraint condition to be satisfied when solving the optimization problem. The designation acquisition unit 11 may acquire the designation of the constraint condition selected by the user terminal 20 from the plurality of constraint conditions.

予測部12は、機械学習により生成した予測モデル12aによって、最適化問題のパラ
メータを予測する。予測モデル12aは、例えば、教師あり学習によって生成した回帰モ
デルや分類モデルや、ディープラーニングの手法により生成した回帰モデルや分類モデル
を含む。予測モデル12aに入力するデータは、数値データ、画像データ、音声データ又
はテキストデータであってよく、予測モデル12aによって出力されるデータは、最適化
問題のパラメータとなる数値データである。
The prediction unit 12 predicts the parameters of the optimization problem by the prediction model 12a generated by machine learning. The prediction model 12a includes, for example, a regression model and a classification model generated by supervised learning, and a regression model and a classification model generated by a deep learning method. The data input to the prediction model 12a may be numerical data, image data, audio data or text data, and the data output by the prediction model 12a is numerical data that is a parameter of the optimization problem.

設定部13は、予測されたパラメータを、目的関数及び制約条件を表す関数の少なくと
もいずれかに代入して、目的関数及び制約条件を表す関数を含むハミルトニアンを、アニ
ーリングマシン30に設定する。ここで、目的関数は、最適化問題において最小化(又は
最大化)すべき関数であり、制約条件を表す関数は、制約条件を満たす場合に0又は負の
値となり、制約条件を満たさない場合に正の値となる関数であってよい。設定部13は、
最適化問題をイジングモデルとして表したハミルトニアンを、アニーリングマシン30に
設定する。
The setting unit 13 assigns the predicted parameter to at least one of the objective function and the function representing the constraint condition, and sets the Hamiltonian including the objective function and the function representing the constraint condition in the annealing machine 30. Here, the objective function is a function to be minimized (or maximized) in the optimization problem, and the function representing the constraint condition becomes 0 or a negative value when the constraint condition is satisfied, and the constraint condition is not satisfied. Can be a function that has a positive value. The setting unit 13
A Hamiltonian representing an optimization problem as an Ising model is set in the annealing machine 30.

取得部14は、アニーリングマシン30により算出されたハミルトニアンの基底状態を
、アニーリングマシン30から取得する。イジングモデルのハミルトニアンの基底状態は
、複数のスピンの値の組み合わせのうち、最小エネルギーとなる組み合わせである。なお
、取得部14は、アニーリングマシン30により算出されたハミルトニアンの基底状態の
みならず、第1励起状態や第2励起状態等の比較的低エネルギーな状態を含む複数の状態
をアニーリングマシン30から取得してもよい。
The acquisition unit 14 acquires the ground state of the Hamiltonian calculated by the annealing machine 30 from the annealing machine 30. The Hamiltonian ground state of the Ising model is the combination of the values of multiple spins that has the minimum energy. The acquisition unit 14 acquires not only the Hamiltonian ground state calculated by the annealing machine 30, but also a plurality of states including relatively low-energy states such as the first excited state and the second excited state from the annealing machine 30. You may.

算出部15は、アニーリングマシン30によって算出されたハミルトニアンの基底状態
に基づいて、最適化問題の解候補を算出する。算出部15は、スピンの値で表されたハミ
ルトニアンの基底状態を、最適化問題の解候補に変換する。
The calculation unit 15 calculates solution candidates for the optimization problem based on the Hamiltonian ground state calculated by the annealing machine 30. The calculation unit 15 converts the Hamiltonian ground state represented by the spin value into a solution candidate of the optimization problem.

本実施形態に係る情報処理装置10によれば、状況に応じて変化する最適化問題のパラ
メータを予測モデル12aによって予測し、そのパラメータを含む最適化問題の解をアニ
ーリングマシン30によって効率良く求めることができる。
According to the information processing apparatus 10 according to the present embodiment, the parameters of the optimization problem that change depending on the situation are predicted by the prediction model 12a, and the solution of the optimization problem including the parameters is efficiently obtained by the annealing machine 30. Can be done.

設定部13は、複数の最適化問題のうちユーザにより指定された最適化問題に対応する
目的関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシン30に設定する。設定部13は、
ユーザ端末20を用いてユーザにより指定された最適化問題に対応する目的関数を含むハ
ミルトニアンを、アニーリングマシン30に設定する。ユーザが、複数の最適化問題から
1つの最適化問題を選択する形式とすることで、複数の最適化問題について予め用意した
目的関数のいずれかをアニーリングマシン30に設定することができ、ユーザがアニーリ
ングマシン30を設定する負担を軽減することができる。
The setting unit 13 sets the Hamiltonian including the objective function corresponding to the optimization problem specified by the user among the plurality of optimization problems in the annealing machine 30. The setting unit 13
A Hamiltonian containing an objective function corresponding to an optimization problem specified by the user using the user terminal 20 is set in the annealing machine 30. By adopting a format in which the user selects one optimization problem from a plurality of optimization problems, one of the objective functions prepared in advance for the plurality of optimization problems can be set in the annealing machine 30, and the user can set the annealing machine 30. The burden of setting the annealing machine 30 can be reduced.

設定部13は、複数の制約条件のうちユーザにより指定された制約条件を表す関数を含
むハミルトニアンを、アニーリングマシン30に設定する。設定部13は、指定された最
適化問題について予め用意された1又は複数の制約条件をユーザに提示し、ユーザ端末2
0を用いてユーザにより指定された制約条件を表す関数を含むハミルトニアンを、アニー
リングマシン30に設定する。ユーザが、複数の制約条件から所望の制約条件を選択する
形式とすることで、予め用意した複数の制約条件を表す関数をアニーリングマシン30に
設定することができ、ユーザがアニーリングマシン30を設定する負担を軽減することが
できる。
The setting unit 13 sets the Hamiltonian including the function representing the constraint condition specified by the user among the plurality of constraint conditions in the annealing machine 30. The setting unit 13 presents to the user one or a plurality of constraints prepared in advance for the specified optimization problem, and the user terminal 2
A Hamiltonian containing a function representing a constraint condition specified by the user using 0 is set in the annealing machine 30. By adopting a format in which the user selects a desired constraint condition from a plurality of constraint conditions, a function representing a plurality of constraint conditions prepared in advance can be set in the annealing machine 30, and the user sets the annealing machine 30. The burden can be reduced.

図2は、本実施形態に係る情報処理装置10の物理的構成を示す図である。情報処理装
置10は、演算部に相当するCPU(Central Processing Unit)10aと、記憶部に相
当するRAM(Random Access Memory)10bと、記憶部に相当するROM(Read only
Memory)10cと、通信部10dと、入力部10eと、表示部10fと、を有する。これ
らの各構成は、バスを介して相互にデータ送受信可能に接続される。なお、本例では情報
処理装置10が一台のコンピュータで構成される場合について説明するが、情報処理装置
10は、複数のコンピュータが組み合わされて実現されてもよい。また、図2で示す構成
は一例であり、情報処理装置10はこれら以外の構成を有してもよいし、これらの構成の
うち一部を有さなくてもよい。
FIG. 2 is a diagram showing a physical configuration of the information processing apparatus 10 according to the present embodiment. The information processing device 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 10a corresponding to a calculation unit, a RAM (Random Access Memory) 10b corresponding to a storage unit, and a ROM (Read only) corresponding to the storage unit.
Memory) 10c, a communication unit 10d, an input unit 10e, and a display unit 10f. Each of these configurations is connected to each other via a bus so that data can be transmitted and received. In this example, the case where the information processing apparatus 10 is composed of one computer will be described, but the information processing apparatus 10 may be realized by combining a plurality of computers. Further, the configuration shown in FIG. 2 is an example, and the information processing apparatus 10 may have configurations other than these, or may not have a part of these configurations.

CPU10aは、RAM10b又はROM10cに記憶されたプログラムの実行に関す
る制御やデータの演算、加工を行う制御部である。CPU10aは、機械学習による予測
とアニーリングマシンを用いて最適化問題を解くプログラム(情報処理プログラム)を実
行する演算部である。CPU10aは、入力部10eや通信部10dから種々のデータを
受け取り、データの演算結果を表示部10fに表示したり、RAM10bに格納したりす
る。
The CPU 10a is a control unit that controls execution of a program stored in the RAM 10b or ROM 10c, calculates data, and processes data. The CPU 10a is a calculation unit that executes a program (information processing program) for solving an optimization problem using a prediction by machine learning and an annealing machine. The CPU 10a receives various data from the input unit 10e and the communication unit 10d, displays the calculation result of the data on the display unit 10f, and stores the data in the RAM 10b.

RAM10bは、記憶部のうちデータの書き換えが可能なものであり、例えば半導体記
憶素子で構成されてよい。RAM10bは、CPU10aが実行するプログラム、予測さ
れた最適化問題のパラメータといったデータを記憶してよい。なお、これらは例示であっ
て、RAM10bには、これら以外のデータが記憶されていてもよいし、これらの一部が
記憶されていなくてもよい。
The RAM 10b is a storage unit capable of rewriting data, and may be composed of, for example, a semiconductor storage element. The RAM 10b may store data such as a program executed by the CPU 10a and parameters of a predicted optimization problem. It should be noted that these are examples, and data other than these may be stored in the RAM 10b, or a part of these may not be stored.

ROM10cは、記憶部のうちデータの読み出しが可能なものであり、例えば半導体記
憶素子で構成されてよい。ROM10cは、例えば情報処理プログラムや、書き換えが行
われないデータを記憶してよい。
The ROM 10c is a storage unit capable of reading data, and may be composed of, for example, a semiconductor storage element. The ROM 10c may store, for example, an information processing program or data that is not rewritten.

通信部10dは、情報処理装置10を他の機器に接続するインターフェースである。通
信部10dは、インターネット等の通信ネットワークに接続されてよい。
The communication unit 10d is an interface for connecting the information processing device 10 to another device. The communication unit 10d may be connected to a communication network such as the Internet.

入力部10eは、ユーザからデータの入力を受け付けるものであり、例えば、キーボー
ド及びタッチパネルを含んでよい。
The input unit 10e receives data input from the user, and may include, for example, a keyboard and a touch panel.

表示部10fは、CPU10aによる演算結果を視覚的に表示するものであり、例えば
、LCD(Liquid Crystal Display)により構成されてよい。表示部10fは、最適化問
題の解候補を表示してよい。
The display unit 10f visually displays the calculation result by the CPU 10a, and may be configured by, for example, an LCD (Liquid Crystal Display). The display unit 10f may display solution candidates for the optimization problem.

情報処理プログラムは、RAM10bやROM10c等のコンピュータによって読み取
り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよいし、通信部10dにより接続される通信
ネットワークを介して提供されてもよい。情報処理装置10では、CPU10aが情報処
理プログラムを実行することにより、図2を用いて説明した様々な動作が実現される。な
お、これらの物理的な構成は例示であって、必ずしも独立した構成でなくてもよい。例え
ば、情報処理装置10は、CPU10aとRAM10bやROM10cが一体化したLS
I(Large-Scale Integration)を備えていてもよい。また、情報処理装置10は、CP
U10aに換えて、又は、CPU10aに加えて、GPU(Graphical Processing Unit
)を備えたり、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)を備えたり、F
PGA(Field-Programmable Gate Array)を備えたりしてもよい。
The information processing program may be stored and provided in a storage medium readable by a computer such as RAM 10b or ROM 10c, or may be provided via a communication network connected by the communication unit 10d. In the information processing apparatus 10, the CPU 10a executes an information processing program to realize various operations described with reference to FIG. It should be noted that these physical configurations are examples and do not necessarily have to be independent configurations. For example, the information processing device 10 is an LS in which a CPU 10a and a RAM 10b or a ROM 10c are integrated.
I (Large-Scale Integration) may be provided. Further, the information processing device 10 is a CP.
GPU (Graphical Processing Unit) in place of U10a or in addition to CPU10a
), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), F
It may be equipped with a PGA (Field-Programmable Gate Array).

図3は、第1実施形態に係る情報処理装置10によりアニーリングマシン30に設定さ
れる量子ビットの対応関係T1を示す図である。第1実施形態に係る情報処理装置10は
、複数の拠点を巡回するルート最適化問題の解候補を算出する。本例では、複数の拠点は
l=1~3で表される3つの拠点であるが、一般には拠点数は4以上であってもよい。
FIG. 3 is a diagram showing a correspondence relationship T1 of qubits set in the annealing machine 30 by the information processing apparatus 10 according to the first embodiment. The information processing apparatus 10 according to the first embodiment calculates solution candidates for a route optimization problem that patrols a plurality of bases. In this example, the plurality of bases are three bases represented by l = 1 to 3, but in general, the number of bases may be 4 or more.

本実施形態では、複数の拠点を巡回するルート最適化問題の解候補を算出する例につい
て説明するが、一般に、最適化問題は、複数のルートに関する組合せ最適化問題であって
よい。このような最適化問題には、搬送経路最適化問題や巡回セールスマン問題が含まれ
、具体的には、複数のバス停の乗客数を予測し、複数のバス停をどのようなルートで通る
のが最適であるか求める問題や、複数の仕事に関する仕事量を予測し、複数の仕事をどの
順番で実行するのが最適であるか求める問題が含まれる。以下では、複数の拠点を巡回す
るルート最適化問題の場合について説明するが、量子ビットの割り当て、目的関数及び拘
束条件を表す関数を適宜読み替えることで、情報処理装置10を他の組合せ最適化問題に
適用することができる。
In this embodiment, an example of calculating a solution candidate of a route optimization problem that patrols a plurality of bases will be described, but in general, the optimization problem may be a combinatorial optimization problem related to a plurality of routes. Such optimization problems include the transportation route optimization problem and the traveling salesman problem. Specifically, the number of passengers at multiple bus stops is predicted, and the route through multiple bus stops is used. It includes the problem of finding the optimum, predicting the amount of work related to multiple jobs, and finding the order in which it is best to perform the multiple tasks. In the following, the case of a route optimization problem that goes around a plurality of bases will be described, but by appropriately reading the qubit allocation, the objective function, and the function representing the constraint condition, the information processing apparatus 10 can be used in another combinatorial optimization problem. Can be applied to.

情報処理装置10は、拠点lと訪問順nとの全ての組み合わせを表すことができるよう
に、アニーリングマシン30に量子ビットを設定する。本例では、拠点数が3つであるた
め、9つの量子ビットを設定し、量子ビットの値によって訪問順を表す。例えば、l=0
の拠点を2番目に訪問し、l=1の拠点を1番目に訪問し、l=2の拠点を3番目に訪問
する場合は、xq=3=1、xq=1=1、xq=8=1、その他の量子ビットは0という値によ
って表される。
The information processing apparatus 10 sets a qubit in the annealing machine 30 so that all combinations of the base l and the visit order n can be represented. In this example, since the number of bases is three, nine qubits are set and the order of visits is represented by the value of the qubits. For example, l = 0
If you visit the base of l = 1 second, the base of l = 1 first, and the base of l = 2 third, x q = 3 = 1, x q = 1 = 1, x q = 8 = 1 and the other qubits are represented by the value 0.

各拠点を一回だけ訪問する解を求める場合、ある拠点lに関する量子ビットの集合をQ
lと表し、以下の数式(1)で表される拘束条件を表す関数f1(l)をハミルトニアンに
加える。
When finding a solution that visits each base only once, Q is the set of qubits for a certain base l.
The function f 1 (l), which is expressed as l and expresses the constraint condition expressed by the following mathematical formula (1), is added to the Hamiltonian.

Figure 2022031949000002
Figure 2022031949000002

また、ある訪問順mに関する量子ビットの集合をQmと表すとき、一度に2つ以上の拠
点を訪問する解を排除するため、以下の数式(2)で表される拘束条件を表す関数f2
n)をハミルトニアンに加える。
Further, when the set of qubits related to a certain visit order m is expressed as Q m , the function f representing the constraint condition expressed by the following mathematical formula (2) in order to exclude the solution that visits two or more bases at once. 2 (
n) is added to the Hamiltonian.

Figure 2022031949000003
Figure 2022031949000003

そして、ある訪問順mに関する量子ビットの集合をQmと表すとき、目的関数f3(m)
は、以下の数式(3)で表さる。ここで、cost_timeは、2つの拠点の間の移動
に要する所要時間を表す。
Then, when the set of qubits for a certain visit order m is expressed as Q m , the objective function f 3 (m).
Is expressed by the following mathematical formula (3). Here, cost_time represents the time required to move between the two bases.

Figure 2022031949000004
Figure 2022031949000004

情報処理装置10は、数式(1)及び(2)の拘束条件を表す関数と、数式(3)の目
的関数とを含むハミルトニアンをアニーリングマシン30に設定する。具体的には、本実
施形態に係る情報処理装置10によりアニーリングマシン30に設定されるハミルトニア
ンは、以下の数式(4)で表される。
The information processing apparatus 10 sets the Hamiltonian including the function representing the constraint conditions of the mathematical formulas (1) and (2) and the objective function of the mathematical formula (3) in the annealing machine 30. Specifically, the Hamiltonian set in the annealing machine 30 by the information processing apparatus 10 according to the present embodiment is represented by the following mathematical formula (4).

Figure 2022031949000005
Figure 2022031949000005

ルート最適化問題に対応する目的関数は、複数の拠点を巡回するのに要する総所要時間
、複数の拠点を巡回するのに要する総移動距離及び複数の拠点を巡回するのに要する合計
金額のいずれかを表す。本例の場合、目的関数は、複数の拠点を巡回するのに要する総所
要時間を表す。
The objective function corresponding to the route optimization problem is either the total time required to visit multiple bases, the total travel distance required to visit multiple bases, or the total amount required to visit multiple bases. Represents. In the case of this example, the objective function represents the total time required to visit a plurality of bases.

図4は、第1実施形態に係る情報処理装置10により予測される拠点間の移動時間T2
を示す図である。拠点間の移動時間は、数式(3)のcost_timeの例であり、目
的関数のパラメータである。最適化問題がルート最適化問題である場合、パラメータは、
複数の拠点の間の移動に要する所要時間、複数の拠点の間の距離及び複数の拠点の間の移
動に要する金額のいずれかを含む。図4では、拠点間の移動時間を示しているが、複数の
拠点の間の移動に要する金額及び複数の拠点の間の移動に要する金額がパラメータとなる
場合も、同様に表される。
FIG. 4 shows the travel time T2 between bases predicted by the information processing apparatus 10 according to the first embodiment.
It is a figure which shows. The travel time between bases is an example of cost_time in the formula (3) and is a parameter of the objective function. If the optimization problem is a route optimization problem, the parameter is
Includes either the time required to move between multiple bases, the distance between multiple bases, or the amount of money required to move between multiple bases. Although FIG. 4 shows the travel time between bases, the same applies when the amount of money required for moving between a plurality of bases and the amount of money required for moving between a plurality of bases are parameters.

本例の場合、拠点l=0とl=1の間の移動時間は2であり、拠点l=0とl=2の間
の移動時間は3であり、拠点l=1とl=2の間の移動時間は4である。これらの値は、
予測モデル12aによって予測された予測値である。情報処理装置10は、拠点間の移動
時間を予測し、予測値をパラメータとする目的関数を最小化することで、交通状況の変化
に合わせた最適な巡回ルートを算出することができる。
In the case of this example, the travel time between the bases l = 0 and l = 1 is 2, the travel time between the bases l = 0 and l = 2 is 3, and the travel time between the bases l = 1 and l = 2. The travel time between is 4. These values are
It is a predicted value predicted by the prediction model 12a. The information processing apparatus 10 predicts the travel time between bases and minimizes the objective function using the predicted value as a parameter, so that the optimum patrol route can be calculated according to the change in traffic conditions.

目的関数を複数の拠点を巡回するのに要する総所要時間ではなく、複数の拠点を巡回す
るのに要する総移動距離とする場合、目的関数f3(m)は、以下の数式(5)で表さる
。ここで、distanceは、2つの拠点の間の距離を表す。この場合も、ハミルトニ
アンは数式(4)で表される。
If the objective function is not the total time required to patrol a plurality of bases but the total travel distance required to patrol a plurality of bases, the objective function f 3 (m) is calculated by the following formula (5). Represent. Here, distance represents the distance between two bases. In this case as well, the Hamiltonian is expressed by the mathematical formula (4).

Figure 2022031949000006
Figure 2022031949000006

また、目的関数を複数の拠点を巡回するのに要する総所要時間ではなく、複数の拠点を
巡回するのに要する合計金額とする場合、目的関数f3(m)は、以下の数式(6)で表
さる。ここで、costは、2つの拠点を巡回するのに要する金額を表す。なお、2つの
拠点を巡回するのに要する金額は、2つの拠点を巡回するのに要する時間を所定数倍した
値で近似してもよい。この場合も、ハミルトニアンは数式(4)で表される。
If the objective function is not the total time required to visit a plurality of bases but the total amount required to visit a plurality of bases, the objective function f 3 (m) is calculated by the following formula (6). It is represented by. Here, cost represents the amount of money required to visit the two bases. The amount of money required to visit the two bases may be approximated by a value obtained by multiplying the time required to visit the two bases by a predetermined number of times. In this case as well, the Hamiltonian is expressed by the mathematical formula (4).

Figure 2022031949000007
Figure 2022031949000007

このように、本実施形態に係る情報処理装置10によれば、拠点間の移動時間、拠点間
の距離及び拠点間の移動に要する金額のいずれかを予測し、予測値をパラメータとする目
的関数を最小化することで、交通状況の変化に合わせた最適な巡回ルートを算出すること
ができる。
As described above, according to the information processing apparatus 10 according to the present embodiment, any of the travel time between bases, the distance between bases, and the amount of money required for movement between bases is predicted, and the objective function using the predicted value as a parameter is used. By minimizing, it is possible to calculate the optimum patrol route according to changes in traffic conditions.

情報処理装置10は、訪問すべき拠点を予測してもよい。その場合、パラメータは、複
数の候補拠点から訪問する複数の拠点を抽出するためのデータを含む。本例では、3つの
拠点を訪問する場合について説明しているが、例えば、5つの拠点のうち訪問する拠点を
絞り込んで3つとして、その3つの拠点について訪問順を最適化することとしてもよい。
このようにして、訪問する拠点を絞り込んだ上で、訪問順を最適化することができる。
The information processing apparatus 10 may predict the base to be visited. In that case, the parameter includes data for extracting a plurality of sites to be visited from a plurality of candidate sites. In this example, the case of visiting three bases is described, but for example, the visiting bases may be narrowed down to three out of the five bases, and the order of visits may be optimized for the three bases. ..
In this way, it is possible to optimize the order of visits after narrowing down the bases to be visited.

図5は、第1実施形態に係る情報処理装置10により設定される訪問時間に関する制約
条件T3を示す図である。制約条件は、複数の拠点に到着する時刻に関する条件を含んで
よい。同図では、拠点l=0~2について、到着目標時間を示している。
FIG. 5 is a diagram showing a constraint condition T3 regarding a visit time set by the information processing apparatus 10 according to the first embodiment. The constraint condition may include a condition regarding the time of arrival at a plurality of bases. In the figure, the arrival target time is shown for the base l = 0 to 2.

また、ある訪問順kに関する量子ビットの集合をQkと表すとき、複数の拠点に到着す
る時刻に関する条件を満たす必要がある場合、以下の数式(7)で表される拘束条件を表
す関数f6(m)を用いて、Σm=0 26(m)をハミルトニアンに加える。ここで、lim
it_timeは、図5で示される到着目標時間である。
Further, when the set of qubits related to a certain visit order k is expressed as Q k , if it is necessary to satisfy the condition regarding the time of arrival at a plurality of bases, the function f representing the constraint condition expressed by the following mathematical formula (7). Using 6 (m), add Σ m = 0 2 f 6 (m) to the Hamiltonian. Here, lim
it_time is the arrival target time shown in FIG.

Figure 2022031949000008
Figure 2022031949000008

このようにして、予定した到着目標時間に各拠点を訪問できるように経路を最適化する
ことができる。
In this way, the route can be optimized so that each base can be visited at the scheduled arrival target time.

図6は、第1実施形態に係る情報処理装置10により実効されるルート最適化処理のフ
ローチャートである。はじめに、情報処理装置10は、ユーザ端末20を用いるユーザか
らルート最適化問題の指定を受け付ける(S10)。
FIG. 6 is a flowchart of the route optimization process performed by the information processing apparatus 10 according to the first embodiment. First, the information processing apparatus 10 accepts the designation of the route optimization problem from the user who uses the user terminal 20 (S10).

また、情報処理装置10は、ユーザから制約条件の指定を受け付ける(S11)。制約
条件には、必須の条件と任意の条件とがあるため、情報処理装置10は、ユーザから任意
の条件のうちいずれかを指定するか否かの選択を受け付けてよい。本実施形態の場合、数
式(1)及び(2)で表される拘束条件は必須であるが、数式(7)で表される拘束条件
は任意であるので、情報処理装置10は、数式(7)で表される拘束条件を指定するか否
かの選択を受け付けてよい。
Further, the information processing apparatus 10 accepts the designation of the constraint condition from the user (S11). Since the constraint conditions include essential conditions and arbitrary conditions, the information processing apparatus 10 may accept the user to select whether or not to specify any of the arbitrary conditions. In the case of the present embodiment, the constraint conditions represented by the mathematical formulas (1) and (2) are indispensable, but the constraint conditions represented by the mathematical formula (7) are arbitrary. You may accept the choice of whether or not to specify the constraint condition represented by 7).

次に、情報処理装置10は、予測モデル12aによって、訪問すべき拠点、拠点間の移
動に要する時間を予測する(S12)。なお、情報処理装置10は、予測モデル12aに
よって、拠点間の距離を予測したり、拠点間の移動に要する金額を予測したりしてもよい
Next, the information processing apparatus 10 predicts the base to be visited and the time required for movement between the bases by the prediction model 12a (S12). The information processing apparatus 10 may predict the distance between bases or the amount of money required for movement between bases by using the prediction model 12a.

その後、情報処理装置10は、予測値を目的関数に代入して、目的関数及び制約条件を
表す関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシン30に設定する(S13)。そし
て、情報処理装置10は、アニーリングマシン30にハミルトニアンの基底状態を算出さ
せる指示を送り、アニーリングマシン30からハミルトニアンの基底状態を取得する(S
14)。
After that, the information processing apparatus 10 substitutes the predicted value into the objective function, and sets the Hamiltonian including the objective function and the function representing the constraint condition in the annealing machine 30 (S13). Then, the information processing apparatus 10 sends an instruction to the annealing machine 30 to calculate the ground state of the Hamiltonian, and acquires the ground state of the Hamiltonian from the annealing machine 30 (S).
14).

最後に、情報処理装置10は、基底状態に基づいて、最適化問題の解候補を算出する(
S15)。このようにして、ルート最適化問題の解候補が得られる。
Finally, the information processing apparatus 10 calculates solution candidates for the optimization problem based on the ground state (
S15). In this way, solution candidates for the route optimization problem can be obtained.

[第2実施形態] [Second Embodiment]

図7は、本発明の第2実施形態に係る情報処理装置10によりアニーリングマシン30
に設定される量子ビットの対応関係T4を示す図である。第2実施形態に係る情報処理装
置10は、店舗に配置するスタッフのシフト最適化問題の解候補を算出する。
FIG. 7 shows the annealing machine 30 by the information processing apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the correspondence relation T4 of the qubit set in. The information processing apparatus 10 according to the second embodiment calculates solution candidates for the shift optimization problem of the staff assigned to the store.

本実施形態では、店舗に配置するスタッフのシフト最適化問題の解候補を算出する例に
ついて説明するが、一般に、最適化問題は、人的資源又は物的資源のスケジューリングに
関する組合せ最適化問題であってよい。このような最適化問題には、ジョブショップ・ス
ケジューリング問題が含まれ、具体的には、コールセンターの入電数を予測し、コールセ
ンタースタッフのシフトを最適化する問題や、製造機械やコピー機等の機械により実行す
るジョブの繁忙度を予測し、ジョブのスケジューリングを最適化する問題が含まれる。以
下では、店舗に配置するスタッフのシフト最適化問題の場合について説明するが、量子ビ
ットの割り当て、目的関数及び拘束条件を表す関数を適宜読み替えることで、情報処理装
置10を他の組合せ最適化問題に適用することができる。
In this embodiment, an example of calculating a solution candidate of a shift optimization problem of staff assigned to a store will be described, but in general, the optimization problem is a combinatorial optimization problem related to scheduling of human resources or physical resources. It's okay. Such optimization problems include job shop scheduling problems, specifically, problems of predicting the number of incoming calls to a call center and optimizing the shift of call center staff, and machines such as manufacturing machines and copy machines. Includes the problem of predicting the busyness of jobs to be executed by and optimizing job scheduling. In the following, the case of the shift optimization problem of the staff assigned to the store will be described, but by appropriately reading the qubit allocation, the objective function, and the function representing the constraint condition, the information processing apparatus 10 can be used in another combinatorial optimization problem. Can be applied to.

本例では、グループ(set)s=0に配置される複数のスタッフ(worker)が
w=0,1で表される2名おり、グループs=1に配置される複数のスタッフがw=1,
2で表される2名いる。ここで、グループは、例えば、飲食店の厨房グループ、レジグル
ープ、給仕グループといった役割別のグループである。また、本例では、日にち(day
)がd=0~2の3日間設定されている。
In this example, a plurality of staffs (workers) assigned to the group (set) s = 0 are represented by w = 0,1 and a plurality of staffs assigned to the group s = 1 are w = 1. , ,
There are two people represented by 2. Here, the group is a group by role such as a kitchen group of a restaurant, a cash register group, and a waiter group. Also, in this example, the date (day)
) Is set for 3 days of d = 0 to 2.

情報処理装置10は、複数のスタッフと勤務日との全ての組み合わせを表すことができ
るように、アニーリングマシン30に量子ビットを設定する。本例では、日にちが3日間
、2つのグループに最大で2人のスタッフが配置されるため、12の量子ビットを設定し
、量子ビットの値によって各スタッフの所属グループと勤務日を表す。例えば、day=
0においてset=0にw=1のスタッフ、set=1にw=2のスタッフを配置し、d
ay=1においてset=0にw=0のスタッフ、set=1にw=1のスタッフを配置
し、day=2においてset=0にw=0のスタッフ、set=1にw=2のスタッフ
を配置する場合は、xq=3=1、xq=9=1、xq=1=1、xq=7=1、xq=2=1、xq=11
=1、その他の量子ビットは0という値によって表される。
The information processing apparatus 10 sets a qubit in the annealing machine 30 so that all combinations of a plurality of staff and working days can be represented. In this example, since a maximum of two staff members are assigned to two groups for three days, 12 qubits are set, and the value of the qubits indicates the group to which each staff member belongs and the working days. For example, day =
At 0, a staff member with w = 1 is assigned to set = 0, a staff member with w = 2 is assigned to set = 1, and d.
At ay = 1, staff with w = 0 at set = 0, staff with w = 1 at set = 1, staff with w = 0 at set = 0 at day = 2, and staff with w = 2 at set = 1. When arranging x q = 3 = 1, x q = 9 = 1, x q = 1 = 1, x q = 7 = 1, x q = 2 = 1, x q = 11
= 1, the other qubits are represented by the value 0.

ある日のあるグループについて配置人数を設定する場合、グループs及び日にちdに関
する量子ビットの集合をQs,dと表し、以下の数式(8)で表される目的関数f1(s,d
)をハミルトニアンに加える。ここで、max_assign_numは、グループs及
び日にちdに関する最大配置人数である。
When setting the number of people to be assigned to a certain group on a certain day, the set of qubits related to the group s and the date d is expressed as Q s, d , and the objective function f 1 (s, d) expressed by the following mathematical formula (8).
) To Hamiltonian. Here, max_assign_num is the maximum number of people assigned to the group s and the date d.

Figure 2022031949000009
Figure 2022031949000009

本実施形態に係る情報処理装置10は、予測モデル12aによって、店舗の来店者数を
予測する。すなわち、本実施形態では、パラメータは、店舗の来店者数を含み、目的関数
は、来店者数に基づいて定められるスタッフの人数及びスタッフの人件費の少なくともい
ずれかを表す。例えば、情報処理装置10は、店舗の来店者数の予測に基づいてmax_
assign_numを設定し、数式(1)のように目的関数を設定する。
The information processing apparatus 10 according to the present embodiment predicts the number of visitors to the store by the prediction model 12a. That is, in the present embodiment, the parameter includes the number of visitors to the store, and the objective function represents at least one of the number of staff and the labor cost of the staff determined based on the number of visitors. For example, the information processing device 10 has max_ based on the prediction of the number of visitors to the store.
Set the loss_num and set the objective function as in the formula (1).

また、一人のスタッフが複数のグループに配置される解を排除するための拘束条件を設
定する場合、スタッフw及び日にちdに関する量子ビットの集合をQw,dと表し、以下の
数式(9)で表される拘束条件を表す関数f2(w,d)をハミルトニアンに加える。
Further, when setting a constraint condition for excluding a solution in which one staff member is placed in a plurality of groups, the set of qubits related to the staff w and the date d is expressed as Q w, d , and the following formula (9) is used. A function f 2 (w, d) representing the constraint condition represented by is added to the Hamiltonian.

Figure 2022031949000010
Figure 2022031949000010

図8は、第2実施形態に係る情報処理装置10により設定されるスタッフの希望休暇に
関する制約条件T5を示す図である。同図では、スタッフ(worker)が休暇を希望
している日にち(day)が1で示され、それ以外の日が空白で示されている。
FIG. 8 is a diagram showing a constraint condition T5 regarding a staff's desired vacation set by the information processing apparatus 10 according to the second embodiment. In the figure, the day on which the worker wants to take a vacation is indicated by 1, and the other days are indicated by blanks.

情報処理装置10は、スタッフの希望休暇に関する拘束条件を設定する場合、希望休暇
が設定されているスタッフ及び日にちに関する量子ビットの集合をQNと表し、以下の数
式(10)で表される拘束条件を表す関数f3をハミルトニアンに加える。
When the information processing apparatus 10 sets a constraint condition for a staff's desired vacation, the information processing apparatus 10 expresses a set of qubits related to the staff and the date for which the desired vacation is set as Q N , and the constraint expressed by the following mathematical formula (10). Add the conditional function f 3 to the Hamiltonian.

Figure 2022031949000011
Figure 2022031949000011

情報処理装置10は、数式(9)及び(10)の拘束条件を表す関数と、数式(8)の
目的関数とを含むハミルトニアンをアニーリングマシン30に設定する。具体的には、本
実施形態に係る情報処理装置10によりアニーリングマシン30に設定されるハミルトニ
アンは、以下の数式(11)で表される。
The information processing apparatus 10 sets the Hamiltonian including the function representing the constraint conditions of the mathematical formulas (9) and (10) and the objective function of the mathematical formula (8) in the annealing machine 30. Specifically, the Hamiltonian set in the annealing machine 30 by the information processing apparatus 10 according to the present embodiment is represented by the following mathematical formula (11).

Figure 2022031949000012
Figure 2022031949000012

本実施形態に係る情報処理装置10によれば、店舗の来店者数を予測し、予測値をパラ
メータとする目的関数を最小化することで、来店状況の変化に合わせた最適なスタッフの
シフトを算出することができる。
According to the information processing apparatus 10 according to the present embodiment, the number of visitors to the store is predicted, and by minimizing the objective function using the predicted value as a parameter, the optimum staff shift according to the change in the store visit situation can be performed. Can be calculated.

情報処理装置10は、スタッフの標準休暇日数に関する拘束条件を設定する場合、スタ
ッフwに関する量子ビットの集合をQwと表し、以下の数式(12)で表される拘束条件
を表す関数f4(w)を用いて、Σw=0 24(w)をハミルトニアンに加える。ここで、s
tandard_workdayは、スタッフの標準の勤務日数を表す。
When the information processing apparatus 10 sets a constraint condition regarding the standard vacation days of the staff, the information processing apparatus 10 expresses the set of qubits related to the staff w as Q w , and the function f 4 (representing the constraint condition expressed by the following mathematical formula (12)). Using w), add Σ w = 0 2 f 4 (w) to the Hamiltonian. Here, s
tendard_workday represents the standard number of working days for a staff member.

Figure 2022031949000013
Figure 2022031949000013

情報処理装置10は、スタッフの人件費を目的関数として設定する場合、スタッフwに
関する量子ビットの集合をQwと表し、以下の数式(13)で表される目的関数f5(w)
を用いて、Σw=0 25(w)をハミルトニアンに加える。ここで、costは、スタッフ
の人件費を表し、group_numは、スタッフが配置され得るグループの数を表す。
例えば、スタッフw=1は、set=0,1に配置され得るので、group_num(
w=1)=2である。
When the information processing apparatus 10 sets the labor cost of the staff as the objective function, the set of qubits related to the staff w is expressed as Q w , and the objective function f 5 (w) expressed by the following mathematical formula (13).
Add Σ w = 0 2 f 5 (w) to the Hamiltonian using. Here, cost represents the labor cost of the staff, and group_num represents the number of groups in which the staff can be assigned.
For example, staff w = 1 can be placed at set = 0,1 so that group_num (
w = 1) = 2.

Figure 2022031949000014
Figure 2022031949000014

情報処理装置10は、スタッフの人件費を目的関数として設定する場合、スタッフwに
関する量子ビットの集合をQwと表し、以下の数式(14)で表される目的関数f6(w)
を用いて、Σw=0 25(w)をハミルトニアンに加えてもよい。ここで、groupe_
costは、グループ毎の人件費を表す。例えば、グループs=0の人件費を2、グルー
プs=1の人件費を1のように設定される。
When the information processing apparatus 10 sets the labor cost of the staff as the objective function, the set of qubits related to the staff w is expressed as Q w , and the objective function f 6 (w) expressed by the following mathematical formula (14).
May be added to the Hamiltonian using Σ w = 0 2 f 5 (w). Here, group_
cost represents the labor cost for each group. For example, the labor cost of group s = 0 is set to 2, and the labor cost of group s = 1 is set to 1.

Figure 2022031949000015
Figure 2022031949000015

情報処理装置10は、スタッフw、日にちd及びグループsに関する量子ビットの集合
をQw,d,sと表し、以下の数式(15)で表される拘束条件を表す関数f7(w,d,s)
を用いて、Σw=0 2Σd=0 2Σs=0 17(w,d,s)をハミルトニアンに加えてもよい。関
数f7(w,d,s)は、同一のスタッフが連続する2日間に異なるグループに配置され
る場合に正の値となる。そのため、Σw=0 2Σd=0 2Σs=0 17(w,d,s)をハミルトニ
アンに加えることで、同一のスタッフが連続2日勤務する場合、同じグループに配置され
るようにシフトが最適化される。
The information processing apparatus 10 expresses a set of qubits related to the staff w, the date d, and the group s as Q w, d, s , and the function f 7 (w, d) representing the constraint condition expressed by the following mathematical formula (15). , S)
May be used to add Σ w = 0 2 Σ d = 0 2 Σ s = 0 1 f 7 (w, d, s) to the Hamiltonian. The function f 7 (w, d, s) has a positive value when the same staff is assigned to different groups over two consecutive days. Therefore, by adding Σ w = 0 2 Σ d = 0 2 Σ s = 0 1 f 7 (w, d, s) to the Hamiltonian, if the same staff works for two consecutive days, they will be placed in the same group. The shift is optimized so that.

Figure 2022031949000016
Figure 2022031949000016

このように、制約条件は、スタッフの希望休暇に関する条件及びスタッフの勤務グルー
プに関する条件の少なくともいずれかを含んでよい。このような制約条件によって、店舗
の来店客数に対してスタッフの配置を最適化するだけでなく、スタッフの勤務に関する希
望を叶えるようにシフトを最適化することができる。
As such, the constraints may include at least one of the conditions relating to the staff's desired leave and the conditions relating to the staff's working group. With such constraints, it is possible not only to optimize the staffing for the number of customers visiting the store, but also to optimize the shift so as to fulfill the staff's work wishes.

また、制約条件は、スタッフの勤務間隔に関する条件を含んでよい。このような制約条
件によっても、店舗の来店客数に対してスタッフの配置を最適化するだけでなく、スタッ
フの勤務に関する希望を叶えるようにシフトを最適化することができる。
In addition, the constraint condition may include a condition regarding the work interval of the staff. Even with such constraints, it is possible not only to optimize the staffing for the number of customers visiting the store, but also to optimize the shift so as to fulfill the staff's work wishes.

図9は、第2実施形態に係る情報処理装置10によりアニーリングマシンに設定される
量子ビットの対応関係T6を示す図である。対応関係T6は、特定の日(本例ではday
=1)及び特定のグループ(本例ではset=0)について、時刻(time)t=0~
2についてスタッフw=0~1の配置に関する全ての組み合わせを表すことができるよう
に、アニーリングマシン30に量子ビットを設定する。
FIG. 9 is a diagram showing a correspondence relationship T6 of qubits set in the annealing machine by the information processing apparatus 10 according to the second embodiment. Correspondence relationship T6 is a specific day (day in this example)
= 1) and for a specific group (set = 0 in this example), time t = 0 ~
Qubits are set in the annealing machine 30 so that all combinations of staff w = 0 to 1 can be represented for 2.

本例では、時刻がt=0,1,2の3つ、スタッフがw=0,1の2人であるため、5
つの量子ビットを設定し、量子ビットの値によって各スタッフの勤務時間を表す。例えば
、time=0においてw=1のスタッフ、time=1にw=1のスタッフ、time
=2にw=0及びw=1のスタッフを配置する場合は、xq=3=1、xq=4=1、xq=2
1、xq=5=1、その他の量子ビットは0という値によって表される。
In this example, the time is t = 0, 1, 2 and the staff is w = 0, 1, so 5
One qubit is set, and the value of the qubit represents the working hours of each staff member. For example, staff with w = 1 at time = 0, staff with w = 1 at time = 1, time.
When staffing w = 0 and w = 1 is assigned to = 2, x q = 3 = 1, x q = 4 = 1, x q = 2 =
1, x q = 5 = 1, and other qubits are represented by the value 0.

ある時間について配置人数を設定する場合、時間tに関する量子ビットの集合をQt
表し、以下の数式(16)で表される目的関数f1(t)をハミルトニアンに加える。こ
こで、assign_numは、時間tに関する配置人数である。
When setting the number of people to be assigned for a certain time, the set of qubits for the time t is expressed as Q t , and the objective function f 1 (t) represented by the following mathematical formula (16) is added to the Hamiltonian. Here, assign_num is the number of people assigned with respect to time t.

Figure 2022031949000017
Figure 2022031949000017

本実施形態に係る情報処理装置10は、予測モデル12aによって、店舗の来店者数を
予測する。すなわち、本実施形態では、パラメータは、店舗の来店者数を含み、目的関数
は、来店者数に基づいて定められるスタッフの人数及びスタッフの人件費の少なくともい
ずれかを表す。例えば、情報処理装置10は、店舗の来店者数の予測に基づいて時間tに
関する配置人数assign_numを設定し、数式(16)のように目的関数を設定す
る。
The information processing apparatus 10 according to the present embodiment predicts the number of visitors to the store by the prediction model 12a. That is, in the present embodiment, the parameter includes the number of visitors to the store, and the objective function represents at least one of the number of staff and the labor cost of the staff determined based on the number of visitors. For example, the information processing apparatus 10 sets the assigned number of people assign_num with respect to the time t based on the prediction of the number of visitors to the store, and sets the objective function as in the mathematical formula (16).

情報処理装置10は、制約条件として、スタッフの勤務時間が飛び飛びとならないよう
にする条件を設定してよい。情報処理装置10は、スタッフwに関する量子ビットの集合
をQwと表し、スタッフw及び時間tに関する量子ビットの集合をQw,tと表し、以下の数
式(17)で表される拘束条件を表す関数f2(w)をハミルトニアンに加えてよい。
As a constraint condition, the information processing apparatus 10 may set a condition for preventing the working hours of the staff from jumping. The information processing apparatus 10 expresses a set of qubits related to staff w as Q w , a set of qubits related to staff w and time t as Q w, t , and a constraint condition expressed by the following mathematical formula (17). The representing function f 2 (w) may be added to the Hamiltonian.

Figure 2022031949000018
Figure 2022031949000018

情報処理装置10は、数式(17)の拘束条件を表す関数と、数式(16)の目的関数
とを含むハミルトニアンをアニーリングマシン30に設定する。具体的には、本実施形態
に係る情報処理装置10によりアニーリングマシン30に設定されるハミルトニアンは、
以下の数式(18)で表される。
The information processing apparatus 10 sets the Hamiltonian including the function representing the constraint condition of the mathematical formula (17) and the objective function of the mathematical formula (16) in the annealing machine 30. Specifically, the Hamiltonian set in the annealing machine 30 by the information processing apparatus 10 according to the present embodiment is
It is expressed by the following mathematical formula (18).

Figure 2022031949000019
Figure 2022031949000019

本実施形態に係る情報処理装置10によれば、時間帯毎の店舗の来店者数を予測し、予
測値をパラメータとする目的関数を最小化することで、来店状況の変化に合わせた最適な
スタッフのシフトを算出することができる。
According to the information processing apparatus 10 according to the present embodiment, the number of store visitors for each time zone is predicted, and the objective function using the predicted value as a parameter is minimized, so that the optimum function is adjusted according to the change in the store visit situation. Staff shifts can be calculated.

情報処理装置10は、スタッフの人件費を目的関数として設定する場合、スタッフwに
関する量子ビットの集合をQwと表し、以下の数式(19)又は数式(20)で表される
目的関数f3(w)を用いて、Σw=0 13(w)をハミルトニアンに加える。ここで、co
stは、スタッフの人件費を表す。また、group_costは、グループ毎の人件費
を表す。例えば、グループs=0の人件費を2、グループs=1の人件費を1のように設
定される。
When the information processing apparatus 10 sets the labor cost of the staff as the objective function, the set of qubits related to the staff w is expressed as Q w , and the objective function f 3 expressed by the following equation (19) or equation (20). Using (w), add Σ w = 0 1 f 3 (w) to the Hamiltonian. Here, co
st represents the labor cost of the staff. Further, group_cost represents the labor cost for each group. For example, the labor cost of group s = 0 is set to 2, and the labor cost of group s = 1 is set to 1.

Figure 2022031949000020
Figure 2022031949000020

Figure 2022031949000021
Figure 2022031949000021

図10は、第2実施形態に係る情報処理装置10により実効されるシフト最適化処理の
フローチャートである。はじめに、情報処理装置10は、ユーザ端末20を用いるユーザ
からシフト最適化問題の指定を受け付ける(S20)。
FIG. 10 is a flowchart of the shift optimization process performed by the information processing apparatus 10 according to the second embodiment. First, the information processing apparatus 10 accepts the designation of the shift optimization problem from the user who uses the user terminal 20 (S20).

また、情報処理装置10は、ユーザから制約条件の指定を受け付ける(S21)。制約
条件には、必須の条件と任意の条件とがあるため、情報処理装置10は、ユーザから任意
の条件のうちいずれかを指定するか否かの選択を受け付けてよい。本実施形態の場合、数
式(9)で表される拘束条件は必須であるが、数式(10)、(12)、(15)及び(
17)で表される拘束条件は任意であるので、情報処理装置10は、数式(10)、(1
2)、(15)及び(17)で表される拘束条件を指定するか否かの選択をそれぞれ受け
付けてよい。
Further, the information processing apparatus 10 accepts the designation of the constraint condition from the user (S21). Since the constraint conditions include essential conditions and arbitrary conditions, the information processing apparatus 10 may accept the user to select whether or not to specify any of the arbitrary conditions. In the case of this embodiment, the constraint condition represented by the mathematical formula (9) is indispensable, but the mathematical formulas (10), (12), (15) and (
Since the constraint condition represented by 17) is arbitrary, the information processing apparatus 10 uses mathematical formulas (10) and (1).
2), (15) and (17) may be accepted to select whether or not to specify the constraint conditions, respectively.

次に、情報処理装置10は、予測モデル12aによって、店舗の来店者数を予測する(
S22)。なお、情報処理装置10は、予測モデル12aによって、拠点間の距離を予測
したり、拠点間の移動に要する金額を予測したりしてもよい。
Next, the information processing apparatus 10 predicts the number of visitors to the store by the prediction model 12a (
S22). The information processing apparatus 10 may predict the distance between bases or the amount of money required for movement between bases by using the prediction model 12a.

その後、情報処理装置10は、予測値を目的関数に代入して、目的関数及び制約条件を
表す関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシン30に設定する(S23)。そし
て、情報処理装置10は、アニーリングマシン30にハミルトニアンの基底状態を算出さ
せる指示を送り、アニーリングマシン30からハミルトニアンの基底状態を取得する(S
24)。
After that, the information processing apparatus 10 substitutes the predicted value into the objective function, and sets the Hamiltonian including the objective function and the function representing the constraint condition in the annealing machine 30 (S23). Then, the information processing apparatus 10 sends an instruction to the annealing machine 30 to calculate the ground state of the Hamiltonian, and acquires the ground state of the Hamiltonian from the annealing machine 30 (S).
24).

最後に、情報処理装置10は、基底状態に基づいて、最適化問題の解候補を算出する(
S25)。このようにして、ルート最適化問題の解候補が得られる。
Finally, the information processing apparatus 10 calculates solution candidates for the optimization problem based on the ground state (
S25). In this way, solution candidates for the route optimization problem can be obtained.

[第3実施形態]
図11は、本発明の第3実施形態に係る情報処理装置10によりアニーリングマシンに
設定される量子ビットの対応関係T7を示す図である。第3実施形態に係る情報処理装置
10は、荷物をコンテナに詰めるパッキング最適化問題の解候補を算出する。
[Third Embodiment]
FIG. 11 is a diagram showing a correspondence relationship T7 of qubits set in the annealing machine by the information processing apparatus 10 according to the third embodiment of the present invention. The information processing apparatus 10 according to the third embodiment calculates solution candidates for a packing optimization problem of packing a load in a container.

本実施形態では、荷物をコンテナに詰めるパッキング最適化問題の解候補を算出する例
について説明するが、一般に、最適化問題は、容量を有する有形又は無形の対象の詰込み
に関する組み合わせ最適化問題であってよい。このような最適化問題には、ビンパッキン
グ問題やナップサック問題が含まれ、具体的には、複数の仕事の仕事量と仕事を行う者の
スキルを予測し、複数の仕事を誰に割当てるのが最適であるか求める問題、複数の商品の
需要と棚の目につきやすさを予測し、複数の商品をどの棚に陳列するのが最適であるか求
める問題、複数の広告をどの時間帯に放映するのが最適であるか求める問題が含まれる。
以下では、荷物をコンテナに詰めるパッキング最適化問題の場合について説明するが、量
子ビットの割り当て、目的関数及び拘束条件を表す関数を適宜読み替えることで、情報処
理装置10を他の組合せ最適化問題に適用することができる。
In this embodiment, an example of calculating a solution candidate of a packing optimization problem of packing a load in a container will be described, but in general, the optimization problem is a combinatorial optimization problem relating to the packing of a tangible or intangible object having a capacity. It may be there. Such optimization problems include bin-packing problems and knapsack problems, specifically, predicting the workload of multiple jobs and the skills of those who perform the tasks, and assigning multiple jobs to whom. The question of finding the best, predicting the demand for multiple products and the visibility of the shelves, the question of finding the best shelf to display multiple products, and the time zone when multiple advertisements are aired. It involves the question of finding out if it is best to do.
In the following, the case of the packing optimization problem of packing luggage in a container will be described, but by appropriately reading the functions representing the qubit allocation, the objective function, and the constraint condition, the information processing apparatus 10 can be used as another combinatorial optimization problem. Can be applied.

本例では、コンテナ番号(container_no)がt=0~2で表される3種類
あり、アイテム番号(item_no)がi=0~2で表される3種類ある。
In this example, there are three types in which the container number (container_no) is represented by t = 0 to 2, and the item number (item_no) is represented by i = 0 to 2.

図12は、第3実施形態に係る情報処理装置10によりアニーリングマシンに設定され
る量子ビットの対応関係T8を示す図である。本例では、コンテナ番号(contain
er_no)t=0~2それぞれについて容量(capacity)がc=0,1で表さ
れる2種類あり、アイテム番号(item_no)i=0~2それぞれについてブロック
(block)がb=0,1で表される2種類ある。
FIG. 12 is a diagram showing a correspondence relationship T8 of qubits set in the annealing machine by the information processing apparatus 10 according to the third embodiment. In this example, the container number (contain)
er_no) There are two types in which the capacity is represented by c = 0,1 for each of t = 0 to 2, and the block is b = 0,1 for each of the item numbers (item_no) i = 0 to 2. There are two types represented.

図13は、第3実施形態に係る情報処理装置10によりアニーリングマシンに設定され
る量子ビットの対応関係T9を示す図である。本例では、アイテム番号(item_no
)i=0~2それぞれについてコンテナ(container)t=0~2のそれぞれに
ついて番号num=0~4が割り振られている。
FIG. 13 is a diagram showing a correspondence relationship T9 of qubits set in the annealing machine by the information processing apparatus 10 according to the third embodiment. In this example, the item number (item_no)
) Numbers num = 0 to 4 are assigned to each of the containers t = 0 to 2 for each of i = 0 to 2.

情報処理装置10は、複数のアイテムを複数のコンテナに積む全ての組み合わせを表す
ことができるように、アニーリングマシン30に量子ビットを設定する。本例では、i=
1,2のアイテムについてブロックが1つ、i=0のアイテムについてブロックが2つあ
り、t=0,2のコンテナは容量が2単位、t=1のコンテナは容量が1単位ある。例え
ば、i=0のアイテムのb=0のブロックをt=0のコンテナのc=0の容量を用いて詰
め、i=0のアイテムのb=1のブロックをt=0のコンテナのc=1の容量を用いて詰
め、i=1のアイテムのb=0のブロックをt=1のコンテナのc=0の容量を用いて詰
め、i=2のアイテムのb=0のブロックをt=2のコンテナのc=0の容量を用いて詰
める場合は、zp=7=1、zp=13=1、zp=19=1、zp=22=1、その他の量子ビットは
0という値によって表される。なお、対応関係T7により設定される量子ビットxq及び
対応関係T9により設定される量子ビットyoは、対応関係T8により設定される量子ビ
ットzpに対する補助量子ビットとして用いられる。
The information processing apparatus 10 sets a qubit in the annealing machine 30 so that it can represent all combinations in which a plurality of items are loaded in a plurality of containers. In this example, i =
There is one block for the items 1 and 2, and two blocks for the item i = 0. The container with t = 0 and 2 has a capacity of 2 units, and the container with t = 1 has a capacity of 1 unit. For example, a block of b = 0 of an item of i = 0 is packed using the capacity of c = 0 of a container of t = 0, and a block of b = 1 of an item of i = 0 is c = of a container of t = 0. Packed with capacity of 1, b = 0 blocks of i = 1 items packed with c = 0 capacity of t = 1 container, b = 0 blocks of i = 2 items t = When packing using the capacity of c = 0 of 2 containers, z p = 7 = 1, z p = 13 = 1, z p = 19 = 1, z p = 22 = 1, and other quantum bits are 0. It is represented by the value. The qubit x q set by the correspondence T7 and the qubit yo set by the correspondence T9 are used as auxiliary qubits for the qubit zp set by the correspondence T8.

全てのアイテムをいずれかのコンテナに詰める場合、アイテムi及びブロックbに関す
る量子ビットの集合をPi,bと表し、以下の数式(21)で表される目的関数f1(i,b
)をハミルトニアンに加える。
When all items are packed in one of the containers, the set of qubits related to the item i and the block b is expressed as Pi, b , and the objective function f 1 (i, b) expressed by the following formula (21).
) To Hamiltonian.

Figure 2022031949000022
Figure 2022031949000022

本実施形態に係る情報処理装置10は、予測モデル12aによって、複数の荷物の量を
予測する。すなわち、本実施形態では、パラメータは、複数の荷物の量を含み、目的関数
は、複数の荷物を複数のコンテナのいずれに積むかの割り当て及び複数の荷物の間の距離
の少なくともいずれかを表す。例えば、情報処理装置10は、複数の荷物の量の予測に基
づいて各アイテム(荷物)についてブロックの数を設定し、数式(21)のように目的関
数を設定する。
The information processing apparatus 10 according to the present embodiment predicts the amount of a plurality of packages by the prediction model 12a. That is, in the present embodiment, the parameter includes a plurality of cargo quantities, and the objective function represents at least one of the allocation of which of the plurality of packages the plurality of packages is to be loaded and the distance between the plurality of packages. .. For example, the information processing apparatus 10 sets the number of blocks for each item (baggage) based on the prediction of the amount of the plurality of baggage, and sets the objective function as in the mathematical formula (21).

また、各コンテナについて容量制限を超えないように荷物を割り当てる拘束条件を設定
する場合、アイテムi及びコンテナtに関する量子ビットの集合をOi,tと表し、以下の
数式(22)で表される拘束条件を表す関数f2(i,t)をハミルトニアンに加える。
Further, when setting a constraint condition for allocating luggage so as not to exceed the capacity limit for each container, the set of qubits related to the item i and the container t is expressed as O i, t and is expressed by the following mathematical formula (22). A function f 2 (i, t) representing the constraint condition is added to the Hamiltonian.

Figure 2022031949000023
Figure 2022031949000023

量子ビットyoは、補助量子ビットであり、荷物のコンテナへの割り当てを直接表す量
子ビットzpと関連付けるため、以下の数式(23)で表される拘束条件を表す関数f3
i,t)と、数式(24)で表される拘束条件を表す関数f4(i,t)とをハミルトニ
アンに加える。
The qubit yo is an auxiliary qubit, and since it is directly associated with the qubit zp that directly represents the allocation of luggage to the container, the function f 3 (representing the constraint condition expressed by the following equation (23)) (
i, t) and the function f 4 (i, t) representing the constraint condition expressed by the mathematical formula (24) are added to the Hamiltonian.

Figure 2022031949000024
Figure 2022031949000024

Figure 2022031949000025
Figure 2022031949000025

また、各コンテナの単位容量には1つの荷物が割り当てられるようにする拘束条件を設
定する場合、コンテナt及び容量cに関する量子ビットの集合をPt,cと表し、以下の数
式(25)で表される拘束条件を表す関数f5(t,c)をハミルトニアンに加える。
Further, when a constraint condition is set so that one load is allocated to the unit capacity of each container, the set of qubits related to the container t and the capacity c is expressed as P t, c , and the following formula (25) is used. A function f 5 (t, c) representing the represented constraint is added to the Hamiltonian.

Figure 2022031949000026
Figure 2022031949000026

情報処理装置10は、数式(22)から(25)の拘束条件を表す関数と、数式(21
)の目的関数とを含むハミルトニアンをアニーリングマシン30に設定する。具体的には
、本実施形態に係る情報処理装置10によりアニーリングマシン30に設定されるハミル
トニアンは、以下の数式(26)で表される。
The information processing apparatus 10 includes a function representing the constraint conditions of the mathematical expressions (22) to (25) and the mathematical expression (21).
A Hamiltonian containing the objective function of) is set in the annealing machine 30. Specifically, the Hamiltonian set in the annealing machine 30 by the information processing apparatus 10 according to the present embodiment is expressed by the following mathematical formula (26).

Figure 2022031949000027
Figure 2022031949000027

本実施形態に係る情報処理装置10によれば、荷物の量を予測し、予測値をパラメータ
とする目的関数を最小化することで、運ぶべき荷物の量の変化に合わせて最適なパッキン
グを算出することができる。
According to the information processing apparatus 10 according to the present embodiment, the amount of luggage is predicted, and by minimizing the objective function using the predicted value as a parameter, the optimum packing is calculated according to the change in the amount of luggage to be carried. can do.

補助量子ビットxqを用いて制約条件を設定する場合、アイテムi、コンテナt及び番
号nに関する量子ビットの集合をOi,t,nと表し、以下の数式(27)で表される拘束条
件を表す関数f6(i,t)を用いて、Σi=0 2Σt=0 26(i,t)をハミルトニアンに加
える。
When a constraint condition is set using the auxiliary qubit x q , the set of qubits related to the item i, the container t, and the number n is expressed as O i, t, n , and the constraint condition expressed by the following equation (27). Σ i = 0 2 Σ t = 0 2 f 6 (i, t) is added to the Hamiltonian using the function f 6 (i, t) representing.

Figure 2022031949000028
Figure 2022031949000028

情報処理装置10は、コンテナのコストを小さくする制約条件を設定する場合、対応関
係T7に表されている量子ビットの集合をQと表し、以下の数式(28)で表される拘束
条件を表す関数f7をハミルトニアンに加えてもよい。ここで、container_c
ostは、予め定められたコンテナのコストである。
When the information processing apparatus 10 sets a constraint condition for reducing the cost of the container, the set of qubits represented by the correspondence relationship T7 is represented by Q, and the constraint condition represented by the following mathematical formula (28) is represented. The function f 7 may be added to the Hamiltonian. Here, container_c
ost is a predetermined container cost.

Figure 2022031949000029
Figure 2022031949000029

このように、制約条件は、複数のコンテナそれぞれの容量に関する条件及び複数のコン
テナそれぞれのコストに関する条件の少なくともいずれかを含んでよい。これにより、過
積載を防止し、コンテナのコストを小さくするようにして荷物のパッキングを最適化する
ことができる。
As such, the constraint may include at least one of a condition relating to the capacity of each of the plurality of containers and a condition relating to the cost of each of the plurality of containers. This can prevent overloading and optimize the packing of the cargo by reducing the cost of the container.

図14は、第3実施形態に係る情報処理装置10により設定される荷物間の距離T10
を示す図である。同図では、i=0の荷物とi=1の荷物との間の距離が2であり、i=
0の荷物とi=2の荷物との間の距離が3であり、i=1の荷物とi=2の荷物との間の
距離が4であることが示されている。複数の荷物をコンテナに積む場合、1つのコンテナ
に積む複数の荷物が互いに近くに置かれている方が、運搬コストが少なくなり望ましい。
FIG. 14 shows a distance T10 between luggage set by the information processing apparatus 10 according to the third embodiment.
It is a figure which shows. In the figure, the distance between the luggage with i = 0 and the luggage with i = 1 is 2, and i =
It is shown that the distance between the 0 baggage and the i = 2 baggage is 3 and the distance between the i = 1 baggage and the i = 2 baggage is 4. When loading a plurality of packages in a container, it is desirable that the plurality of packages loaded in one container are placed close to each other because the transportation cost is reduced.

情報処理装置10は、1つのコンテナにできるだけ近くに置かれた荷物を積むようにす
る制約条件を設定する場合、コンテナtに関する量子ビットの集合をQtと表し、以下の
数式(29)で表される拘束条件を表す関数f8(t)を用いて、Σt=0 28(t)をハミ
ルトニアンに加えてもよい。ここで、distanceは、図14に示されている荷物間
の距離である。
When the information processing apparatus 10 sets a constraint condition for loading a load placed as close as possible to one container, the set of qubits related to the container t is expressed as Q t and is expressed by the following mathematical formula (29). Σ t = 0 2 f 8 (t) may be added to the Hamiltonian using the function f 8 (t) representing the constraints. Here, distance is the distance between the luggage shown in FIG.

Figure 2022031949000030
Figure 2022031949000030

このように、制約条件は、複数の荷物の間の距離に関する条件を含んでもよい。これに
より、互いに近くに置かれている複数の荷物が1つのコンテナに積まれるように最適化さ
れ、荷物をコンテナに運ぶ運搬コストが少なくなる。
As such, the constraints may include conditions relating to the distance between the plurality of packages. This is optimized so that a plurality of packages placed close to each other can be loaded in one container, and the transportation cost for transporting the packages to the container is reduced.

情報処理装置10は、1種類の荷物をできるだけ同じコンテナに積むようにする制約条
件を設定する場合、アイテムiに関する量子ビットの集合をQiと表し、以下の数式(3
0)で表される拘束条件を表す関数f9(i)を用いて、Σi=0 29(i)をハミルトニア
ンに加えてもよい。
When the information processing apparatus 10 sets a constraint condition for loading one type of luggage in the same container as much as possible, the set of qubits related to the item i is expressed as Q i , and the following formula (3)
Σ i = 0 2 f 9 (i) may be added to the Hamiltonian using the function f 9 (i) representing the constraint condition represented by 0).

Figure 2022031949000031
Figure 2022031949000031

情報処理装置10は、荷物毎に1つのコンテナを割り当てるようにする制約条件を設定
する場合、アイテムiに関する量子ビットの集合をQiと表し、以下の数式(31)で表
される拘束条件を表す関数f10(i)を用いて、Σi=0 210(i)をハミルトニアンに加
えてもよい。
When the information processing apparatus 10 sets a constraint condition for allocating one container for each baggage, the set of qubits related to the item i is expressed as Q i , and the constraint condition expressed by the following mathematical formula (31) is expressed. Σ i = 0 2 f 10 (i) may be added to the Hamiltonian using the represented function f 10 (i).

Figure 2022031949000032
Figure 2022031949000032

図15は、第3実施形態に係る情報処理装置10により実効されるパッキング最適化処
理のフローチャートである。はじめに、情報処理装置10は、ユーザ端末20を用いるユ
ーザからパッキング最適化問題の指定を受け付ける(S30)。
FIG. 15 is a flowchart of the packing optimization process performed by the information processing apparatus 10 according to the third embodiment. First, the information processing apparatus 10 accepts the designation of the packing optimization problem from the user who uses the user terminal 20 (S30).

また、情報処理装置10は、ユーザから制約条件の指定を受け付ける(S31)。制約
条件には、必須の条件と任意の条件とがあるため、情報処理装置10は、ユーザから任意
の条件のうちいずれかを指定するか否かの選択を受け付けてよい。本実施形態の場合、数
式(22)、(23)、(24)及び(25)で表される拘束条件は必須であるが、数式
(27)、(28)、(29)、(30)及び(31)で表される拘束条件は任意である
ので、情報処理装置10は、数式(27)、(28)、(29)、(30)及び(31)
で表される拘束条件を指定するか否かの選択をそれぞれ受け付けてよい。
Further, the information processing apparatus 10 accepts the designation of the constraint condition from the user (S31). Since the constraint conditions include essential conditions and arbitrary conditions, the information processing apparatus 10 may accept the user to select whether or not to specify any of the arbitrary conditions. In the case of the present embodiment, the constraint conditions represented by the mathematical formulas (22), (23), (24) and (25) are indispensable, but the mathematical formulas (27), (28), (29) and (30) Since the constraint conditions represented by (31) and (31) are arbitrary, the information processing apparatus 10 uses mathematical expressions (27), (28), (29), (30), and (31).
You may accept the choice of whether or not to specify the constraint condition represented by.

次に、情報処理装置10は、予測モデル12aによって、荷物の量を予測する(S32
)。
Next, the information processing apparatus 10 predicts the amount of luggage by the prediction model 12a (S32).
).

その後、情報処理装置10は、予測値を目的関数に代入して、目的関数及び制約条件を
表す関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシン30に設定する(S33)。そし
て、情報処理装置10は、アニーリングマシン30にハミルトニアンの基底状態を算出さ
せる指示を送り、アニーリングマシン30からハミルトニアンの基底状態を取得する(S
34)。
After that, the information processing apparatus 10 substitutes the predicted value into the objective function, and sets the Hamiltonian including the objective function and the function representing the constraint condition in the annealing machine 30 (S33). Then, the information processing apparatus 10 sends an instruction to the annealing machine 30 to calculate the ground state of the Hamiltonian, and acquires the ground state of the Hamiltonian from the annealing machine 30 (S).
34).

最後に、情報処理装置10は、基底状態に基づいて、最適化問題の解候補を算出する(
S35)。このようにして、パッキング最適化問題の解候補が得られる。
Finally, the information processing apparatus 10 calculates solution candidates for the optimization problem based on the ground state (
S35). In this way, solution candidates for the packing optimization problem are obtained.

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定
して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件
、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができ
る。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可
能である。
The embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not for limiting the interpretation of the present invention. Each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those exemplified, and can be appropriately changed. Further, it is possible to partially replace or combine the configurations shown in different embodiments.

10…情報処理装置、10a…CPU、10b…RAM、10c…ROM、10d…通
信部、10e…入力部、10f…表示部、11…指定取得部、12…予測部、12a…予
測モデル、13…設定部、14…取得部、15…算出部、20…ユーザ端末、30…アニ
ーリングマシン
10 ... Information processing device, 10a ... CPU, 10b ... RAM, 10c ... ROM, 10d ... Communication unit, 10e ... Input unit, 10f ... Display unit, 11 ... Designation acquisition unit, 12 ... Prediction unit, 12a ... Prediction model, 13 ... setting unit, 14 ... acquisition unit, 15 ... calculation unit, 20 ... user terminal, 30 ... annealing machine

Claims (17)

機械学習により生成した予測モデルによって、最適化問題のパラメータを予測する予測
部と、
前記パラメータを、目的関数及び制約条件を表す関数の少なくともいずれかに代入して
、前記目的関数及び前記制約条件を表す関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシ
ンに設定する設定部と、
前記アニーリングマシンにより算出された前記ハミルトニアンの基底状態を、前記アニ
ーリングマシンから取得する取得部と、
前記基底状態に基づいて、前記最適化問題の解候補を算出する算出部と、
を備える情報処理装置。
A prediction unit that predicts the parameters of the optimization problem using a prediction model generated by machine learning,
A setting unit that assigns the parameter to at least one of the objective function and the function representing the constraint condition and sets the Hamiltonian including the objective function and the function representing the constraint condition in the annealing machine.
An acquisition unit that acquires the ground state of the Hamiltonian calculated by the annealing machine from the annealing machine, and
A calculation unit that calculates solution candidates for the optimization problem based on the ground state,
Information processing device equipped with.
前記設定部は、複数の最適化問題のうちユーザにより指定された最適化問題に対応する
目的関数を含む前記ハミルトニアンを、前記アニーリングマシンに設定する、
請求項1に記載の情報処理装置。
The setting unit sets the Hamiltonian including the objective function corresponding to the optimization problem specified by the user among the plurality of optimization problems in the annealing machine.
The information processing apparatus according to claim 1.
前記設定部は、複数の制約条件のうちユーザにより指定された制約条件を表す関数を含
む前記ハミルトニアンを、前記アニーリングマシンに設定する、
請求項1又は2に記載の情報処理装置。
The setting unit sets the Hamiltonian including a function representing the constraint condition specified by the user among the plurality of constraint conditions in the annealing machine.
The information processing apparatus according to claim 1 or 2.
前記最適化問題は、複数のルートに関する組合せ最適化問題である、
請求項1から3のいずれか一項に記載の情報処理装置。
The optimization problem is a combinatorial optimization problem for a plurality of routes.
The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記最適化問題は、複数の拠点を巡回するルート最適化問題であり、
前記パラメータは、前記複数の拠点の間の移動に要する所要時間、複数の拠点の間の距
離及び前記複数の拠点の間の移動に要する金額の少なくともいずれかを含み、
前記目的関数は、前記複数の拠点を巡回するのに要する総所要時間、前記複数の拠点を
巡回するのに要する総移動距離及び前記複数の拠点を巡回するのに要する合計金額のいず
れかを表す、
請求項4に記載の情報処理装置。
The optimization problem is a route optimization problem that goes around a plurality of bases.
The parameter includes at least one of the time required to move between the plurality of bases, the distance between the plurality of bases, and the amount of money required to move between the plurality of bases.
The objective function represents one of the total time required to visit the plurality of bases, the total travel distance required to visit the plurality of bases, and the total amount of money required to visit the plurality of bases. ,
The information processing apparatus according to claim 4.
前記パラメータは、複数の候補拠点から前記複数の拠点を抽出するためのデータを含む

請求項5に記載の情報処理装置。
The parameter includes data for extracting the plurality of bases from the plurality of candidate bases.
The information processing apparatus according to claim 5.
前記制約条件は、前記複数の拠点に到着する時刻に関する条件を含む、
請求項5又は6に記載の情報処理装置。
The constraint includes a condition relating to the time of arrival at the plurality of locations.
The information processing apparatus according to claim 5 or 6.
前記最適化問題は、人的資源又は物的資源のスケジューリングに関する組合せ最適化問
題である、
請求項1から3のいずれか一項に記載の情報処理装置。
The optimization problem is a combinatorial optimization problem relating to scheduling of human resources or physical resources.
The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記最適化問題は、店舗に配置するスタッフのシフト最適化問題であり、
前記パラメータは、前記店舗の来店者数を含み、
前記目的関数は、前記来店者数に基づいて定められる前記スタッフの人数及び前記スタ
ッフの人件費の少なくともいずれかを表す、
請求項8に記載の情報処理装置。
The optimization problem is a shift optimization problem for staff assigned to stores.
The parameter includes the number of visitors to the store.
The objective function represents at least one of the number of staff and the labor cost of the staff, which is determined based on the number of visitors.
The information processing apparatus according to claim 8.
前記制約条件は、前記スタッフの希望休暇に関する条件及び前記スタッフの勤務グルー
プに関する条件の少なくともいずれかを含む、
請求項9に記載の情報処理装置。
The constraint comprises at least one of the conditions relating to the staff's desired leave and the conditions relating to the staff's working group.
The information processing apparatus according to claim 9.
前記制約条件は、前記スタッフの勤務間隔に関する条件を含む、
請求項9又は10に記載の情報処理装置。
The constraint includes a condition relating to the work interval of the staff.
The information processing apparatus according to claim 9 or 10.
前記最適化問題は、容量を有する有形又は無形の対象の詰込みに関する組み合わせ最適
化問題である、
請求項1から3のいずれか一項に記載の情報処理装置。
The optimization problem is a combinatorial optimization problem relating to the packing of a tangible or intangible object having a capacity.
The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記最適化問題は、複数の荷物を複数のコンテナに積むパッキング最適化問題であり、
前記パラメータは、前記複数の荷物の量を含み、
前記目的関数は、前記複数の荷物を前記複数のコンテナのいずれに積むかの割り当て及
び前記複数の荷物の間の距離の少なくともいずれかを表す、
請求項12に記載の情報処理装置。
The optimization problem is a packing optimization problem in which a plurality of packages are loaded in a plurality of containers.
The parameters include the amount of the plurality of packages.
The objective function represents at least one of the allocation of which of the plurality of packages the plurality of packages is to be loaded and the distance between the plurality of packages.
The information processing apparatus according to claim 12.
前記制約条件は、前記複数のコンテナそれぞれの容量に関する条件及び前記複数のコン
テナそれぞれのコストに関する条件の少なくともいずれかを含む、
請求項13に記載の情報処理装置。
The constraint includes at least one of a condition relating to the capacity of each of the plurality of containers and a condition relating to the cost of each of the plurality of containers.
The information processing apparatus according to claim 13.
前記制約条件は、前記複数の荷物の間の距離に関する条件を含む、
請求項13又は14に記載の情報処理装置。
The constraint includes a condition relating to the distance between the plurality of packages.
The information processing apparatus according to claim 13 or 14.
情報処理装置に備えられたプロセッサによって、
機械学習により生成した予測モデルによって、最適化問題のパラメータを予測すること
と、
前記パラメータを、目的関数及び制約条件を表す関数の少なくともいずれかに代入して
、前記目的関数及び前記制約条件を表す関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシ
ンに設定することと、
前記アニーリングマシンにより算出された前記ハミルトニアンの基底状態を、前記アニ
ーリングマシンから取得することと、
前記基底状態に基づいて、前記最適化問題の解候補を算出することと、
を実行する情報処理方法。
Depending on the processor installed in the information processing device
Predicting the parameters of the optimization problem by the prediction model generated by machine learning,
Substituting the parameter into at least one of the objective function and the function representing the constraint condition, and setting the Hamiltonian containing the objective function and the function representing the constraint condition in the annealing machine.
Obtaining the ground state of the Hamiltonian calculated by the annealing machine from the annealing machine and
To calculate the solution candidates of the optimization problem based on the ground state,
Information processing method to execute.
情報処理装置に備えられたプロセッサを、
機械学習により生成した予測モデルによって、最適化問題のパラメータを予測する予測
部、
前記パラメータを、目的関数及び制約条件を表す関数の少なくともいずれかに代入して
、前記目的関数及び前記制約条件を表す関数を含むハミルトニアンを、アニーリングマシ
ンに設定する設定部、
前記アニーリングマシンにより算出された前記ハミルトニアンの基底状態を、前記アニ
ーリングマシンから取得する取得部、及び
前記基底状態に基づいて、前記最適化問題の解候補を算出する算出部、
として機能させる情報処理プログラム。
The processor installed in the information processing device,
A prediction unit that predicts the parameters of an optimization problem using a prediction model generated by machine learning.
A setting unit that assigns the parameter to at least one of the objective function and the function representing the constraint condition, and sets the Hamiltonian including the objective function and the function representing the constraint condition in the annealing machine.
An acquisition unit that acquires the ground state of the Hamiltonian calculated by the annealing machine from the annealing machine, and a calculation unit that calculates solution candidates for the optimization problem based on the ground state.
An information processing program that functions as.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09106392A (en) * 1995-10-11 1997-04-22 Fujitsu Ltd Device and method for operating approximate function
JP4385738B2 (en) * 2003-11-21 2009-12-16 株式会社日立プラントテクノロジー Air conditioning equipment
JP2008176417A (en) * 2007-01-16 2008-07-31 Winworks Kk Schedule creation apparatus and program
WO2009152180A2 (en) * 2008-06-10 2009-12-17 D-Wave Systems Inc. Parameter learning system for solvers
JP6269121B2 (en) * 2014-02-06 2018-01-31 富士通株式会社 Information processing apparatus, evaluation function learning method, and program
JP6856023B2 (en) * 2015-09-30 2021-04-07 日本電気株式会社 Optimization system, optimization method and optimization program
WO2017094207A1 (en) * 2015-11-30 2017-06-08 日本電気株式会社 Information processing system, information processing method, and information processing program
US20190018823A1 (en) * 2016-02-03 2019-01-17 Nec Corporation Information processing device, information processing method, and recording medium
JP2020009301A (en) * 2018-07-11 2020-01-16 株式会社日立製作所 Information processing device and information processing method

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