JP6925546B1 - 演算システム、情報処理装置、および最適解探索処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下で説明される一実施例は、混合整数二次計画問題の変数の状態を示す値を記憶する変数メモリと、前記変数メモリに対応して状態遷移計算ブロックの非線形係数を記憶する非線形係数メモリと、前記変数メモリに対応して状態遷移計算ブロックの線形係数を記憶する線形係数メモリと、状態遷移計算ブロックの重み信号を受信する重み入力線と、状態遷移計算ブロックの温度信号を受信する温度入力線と、前記状態遷移計算ブロックの重み信号と前記状態遷移計算ブロックの非線形係数と前記状態遷移計算ブロックの線形係数を用いて差分計算を計算する差分計算ブロックと、前記状態遷移計算ブロックの重み信号と前記状態遷移計算ブロックの温度信号と前記差分計算ブロックの出力値を用いて、区間制約付きの確率分布からランダムにサンプリングするサンプリングブロックと、前記サンプリングブロックの出力値と前記変数メモリから読み出した値を用いて、変数の次状態を計算する次状態計算ブロックと、を備える演算システムである。
r={(1+x)/2} × {0.1+0.9×(1+y))/2}
とすることで表現できる。
Claims (15)
- 混合整数二次計画問題の変数の状態を示す値を記憶する変数メモリと、
前記混合整数二次計画問題の最適解探索を行うために前記変数の状態を示す値の次状態を計算する状態遷移計算ブロックと、
前記状態遷移計算ブロックの非線形係数を記憶する非線形係数メモリと、
前記状態遷移計算ブロックの線形係数を記憶する線形係数メモリと、
前記状態遷移計算ブロックの重み信号を受信する重み入力線と、
前記状態遷移計算ブロックの温度信号を受信する温度入力線と、を備え、
前記変数メモリ、前記状態遷移計算ブロック、前記非線形係数メモリ、前記線形係数メモリ、前記重み入力線、及び前記温度入力線は専用のハードウェアで構成され、
前記状態遷移計算ブロックは、
前記重み信号と前記非線形係数と前記線形係数を用いて差分計算を実行する差分計算ブロックと、
前記重み信号と前記温度信号と前記差分計算ブロックの出力値を用いて、区間制約付きの確率分布からランダムに前記次状態の候補をサンプリングするサンプリングブロックと、
前記変数メモリから読み出した値を用いて、前記次状態の候補に基づいて変数の次状態を計算する次状態決定ブロックと、
を備える演算システム。 - 前記変数メモリは、前記変数の状態を示す値x1、…、xNおよびy1、…、yNとして連続値を記憶する、
請求項1記載の演算システム。 - 前記非線形係数Jは、N×N行列であり、
前記線形係数hは、N次元ベクトルであり、
前記重み信号SWは、対角行列Wの対角成分w1、…、wNを表すN要素のベクトルを表す信号である、
請求項2記載の演算システム。 - 前記差分計算ブロックには、前記非線形係数J、前記線形係数h、前記重み信号SW、および前記変数メモリに記憶されている値が入力され、(J+diag(w1、・・・、wN))s+hを出力し、
ただし、sはN次元ベクトル(x1、…、xN)および(y1、…、yN)のいずれかである、
請求項3記載の演算システム。 - 前記非線形係数Jは対称行列である、
請求項3記載の演算システム。 - 前記非線形係数Jのi行i列目の要素は0である、
請求項5記載の演算システム。 - 前記サンプリングブロックには、前記差分計算ブロックの出力A、前記重み信号SW、前記温度信号TE、制御信号EN、および、前記変数メモリに記憶されている値が入力され、
前記制御信号ENが第1の値のとき−(2−|yi|)以上(2−|yi|)以下、前記制御信号ENが第2の値のとき−(2−|xi|)以上(2−|xi|)以下を定義域とする正規分布からランダムに1または複数の値をサンプリングして出力し、
前記正規分布は、前記出力A、前記重み信号SW、および前記温度信号TEに基づいて形成される、
請求項4記載の演算システム。 - 前記正規分布は、平均A i /wi、分散T/wiの正規分布であり、
ただし、A i は前記出力Aのi番目の値、Tは前記温度信号TEの値である、
請求項7記載の演算システム。 - 前記次状態決定ブロックは、熱浴法および過剰緩和法の少なくとも一つに基づいて、変数の次状態を計算する、
請求項1記載の演算システム。 - 前記変数の状態を示す値x1、…、xNおよびy1、…、yNの一つを記憶する多値メモリを備えるユニットを複数備え、
前記ユニットのそれぞれは、前記差分計算ブロックの一部の機能を実行する差分計算部と、前記サンプリングブロックの一部の機能を実行するサンプリング部と、前記次状態決定ブロックの一部の機能を実行する次状態決定部を備え、
前記変数の状態を示す値xiまたはyiの一つを記憶する多値メモリを備えるユニットにおいては、
前記差分計算部は、前記非線形係数J、前記線形係数h、対角行列Wのi番目の対角成分wi、および自ユニットの多値メモリが記憶する値がxiのときはN次元ベクトル(y1、…、yN)を、自ユニットの多値メモリが記憶する値がyiのときはN次元ベクトル(x1、…、xN)を入力とし、
Ai=hi+wisi+Σijsj
(ただし、hiは線形係数hのi番目の要素、sは自ユニットの多値メモリが記憶する値がxiのときはy、自ユニットの多値メモリが記憶する値がyiのときはxを示す)を出力とする、
請求項4記載の演算システム。 - 前記サンプリング部は、前記差分計算部の出力Ai、前記対角成分wi、前記温度信号TE、制御信号EN、および、前記変数メモリに記憶されている値が入力され、
前記制御信号ENが第1の値のとき−(2−|yi|)以上(2−|yi|)以下、前記制御信号ENが第2の値のとき−(2−|xi|)以上(2−|xi|)以下を定義域とする平均A i /wi、分散T/wiの正規分布からランダムに1または複数の値をサンプリングして出力する、
(ただし、Tは前記温度信号TEの値である)
請求項10記載の演算システム。 - 請求項2記載の演算システムと、前記演算システムを制御する計算機を備える情報処理装置であって、
前記情報処理装置は、記憶部と、変数値読出部とを備え、
前記記憶部は、前記混合整数二次計画問題の変数の定義域を記憶し、
前記変数値読出部は、前記変数メモリから値を読み出し、前記変数の定義域に基づいて、前記連続値の少なくとも一部を2値に変換する、
情報処理装置。 - 請求項11記載の演算システムと、前記演算システムを制御する計算機を備える情報処理装置であって、
前記情報処理装置は、記憶部と、変数値読出部とを備え、
前記記憶部は、前記混合整数二次計画問題の変数の定義域を記憶し、
前記変数値読出部は、前記変数メモリから値を読み出し、前記変数の定義域に基づいて、前記連続値を2値に変換する、
情報処理装置。 - 請求項4記載の演算システムと、前記演算システムを制御する計算機を備える情報処理装置で実行する最適解探索処理方法であって、
前記計算機の記憶部に、二次計画形式問題データと、前記二次計画形式問題データの変数の定義域である定義域データを準備する第1のステップ、
前記計算機のモデル係数設定部が、前記非線形係数メモリに前記非線形係数Jを設定し、前記線形係数メモリに前記線形係数hの値を設定する第2のステップ、
前記計算機の重み設定部が前記重み信号SWの値を決定する第3のステップ、
前記計算機の変数値初期化部が、前記変数メモリに格納されている各変数の値を初期化する第4のステップ、
前記計算機の相互作用演算実行部が、前記演算システムの前記状態遷移計算ブロックに前記変数の次状態の計算を実行させる第5のステップ、
前記計算機の変数読出部が、前記変数メモリから各変数の値を読み出し、前記定義域データに基づいて変換を行う第6のステップ、
を実行する最適解探索処理方法。 - 請求項11記載の演算システムと、前記演算システムを制御する計算機を備える情報処理装置で実行する最適解探索処理方法であって、
前記計算機の記憶部に、二次計画形式問題データと、前記二次計画形式問題データの変数の定義域である定義域データを準備する第1のステップ、
前記計算機のモデル係数設定部が、前記非線形係数メモリに前記非線形係数Jを設定し、前記線形係数メモリに前記線形係数hの値を設定する第2のステップ、
前記計算機の重み設定部が前記重み信号SWの値を決定する第3のステップ、
前記計算機の変数値初期化部が、前記変数メモリに格納されている各変数の値を初期化する第4のステップ、
前記計算機の相互作用演算実行部が、前記演算システムの前記状態遷移計算ブロックに前記変数の次状態の計算を実行させる第5のステップ、
前記計算機の変数読出部が、前記変数メモリから各変数の値を読み出し、前記定義域データに基づいて変換を行う第6のステップ、
を実行し、
前記二次計画形式問題データは、2値を取る変数と実数値を取る変数が混在している混合整数二次計画問題を表すデータであり、
前記定義域データは、各変数が2値を取るか実数値を取るかを示している、
最適解探索処理方法。
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