优化设备、优化方法和记录介质技术

本发明专利技术公开了优化设备、优化方法和记录介质。优化设备包括：搜索单元，其通过搜索通过转换组合优化问题而获得的伊辛模型的基态来计算组合优化问题的临时最优解；执行单元，其使用临时最优解来执行模拟，基于表示用于模拟的结果的评估标准的评估标准值来评估模拟的结果，以及当结果满足评估标准时，输出临时最优解作为最优解；以及更新单元，当结果不满足评估标准时，其生成通过将基于结果的第一约束项添加至伊辛模型而获得的更新后的伊辛模型，并且使搜索单元执行对更新后的伊辛模型的基态的搜索。

【技术实现步骤摘要】
优化设备、优化方法和记录介质
本文中讨论的实施方式涉及优化设备、优化方法和记录介质。
技术介绍
作为用于对现实世界进行建模的方法，存在一种通过赋予模拟器各种输入参数的值的组合来使模拟器执行很多试验(模拟)的方法。在该方法中，利用其获得很多试验的模拟结果中的最佳结果的输入参数的值的组合被确定为最优解。作为方法的示例，已知一种使用类型上被称为过程集成与设计优化(PIDO)的软件的方法。然而，在试图通过使用上述方法解决现实世界中存在的复杂的组合优化问题的情况下，一次试验要花费一定量的时间。因此，难以在实际量的时间内获得接近最优解的解。例如，作为用于在实际量的时间内获得接近组合优化问题的最优解的解的方法，已知模拟退火方法和马尔可夫链蒙特卡罗方法例如副本交换方法(也称为“交换蒙特卡罗方法”)。还已知一种应用量子退火的方法。根据这些方法，通过用伊辛模型代替该问题来计算组合优化问题，伊辛模型是表示磁体的自旋行为的模型。通过通过使用数字电路作为通过应用伊辛模型解决组合优化问题的硬件来执行模拟退火，可以计算导致伊辛类型评估函数的最小值的状态变量的值的组合。可以通过通过使用超导电路执行量子退火来执行类似的计算。作为过去优化物理分布的模拟方法，在约束的范围内优化物理分布参数以抑制模拟时间的增加。已经提出了一种应用用于考虑约束条件优化货物处理的模拟退火的方法。作为相关技术，例如，公开了日本公开特许公报第2002-269192号和日本公开特许公报第11-199059号。
技术实现思路
当使用伊辛模型如实地对现实世界中存在的复杂组合优化问题进行公式化时，存在大量的参数。例如，当使用伊辛模型对考虑时间流逝的问题(动态问题)进行公式化时，与不表示时间序列的情况相比，表示时间序列的参数的数量明显地增加。因此，可以通过将动态问题转换成统计问题来计算因为硬件约束过去通过应用伊辛模型的方法而难以解决的动态问题。然而，可能无法获得高精确度(或者接近最优解)的解。在一方面，实施方式的目的是提供可以提高组合优化问题的解的精确度的优化设备、优化方法和优化程序。根据实施方式的一方面，一种优化设备，包括：搜索单元，其通过搜索通过转换组合优化问题而获得的伊辛模型的基态来计算组合优化问题的临时最优解；执行单元，其使用临时最优解来执行模拟，基于表示用于模拟的结果的评估标准的评估标准值来评估模拟的结果，以及当结果满足评估标准时，输出临时最优解作为最优解；以及更新单元，当结果不满足评估标准时，其生成通过将基于结果的第一约束项添加至伊辛模型而获得的更新后的伊辛模型，并且使搜索单元执行对更新后的伊辛模型的基态的搜索。[本专利技术的有益效果]根据实施方式，可以提高组合优化问题的解的精确度。附图说明图1是示出根据第一实施方式的优化设备的示例的图；图2是示出根据第一实施方式的优化方法的示例的流程的流程图；图3是示出根据第二实施方式的优化设备的硬件示例的图；图4是示出根据第二实施方式的优化设备的另一硬件示例的图；图5是示出根据第二实施方式的优化设备的功能示例的框图；图6是说明分配中心内的工作示例的图；图7是示出当某个货车将装载物放置在某个接收暂存区域中时叉车的路径的示例的图；图8是示出当某个货车将装载物放置在另一接收暂存区域中时叉车的路径的示例的图；图9是说明问题的约束条件的图；图10是示出由根据第二实施方式的优化设备进行的处理的示例的流程的流程图；图11是说明第三约束条件的图；图12是示出模拟的示例的流程的流程图；图13是示出其中存在等待时间的示例的图；图14是示出其中存在等待时间的另一示例的图；以及图15是示出将模拟中的增加的时间的观察结果编译为频率分布的示例的图。具体实施方式下面将参照附图描述本公开内容的实施方式。(第一实施方式)图1是示出根据第一实施方式的优化设备的示例的图。根据第一实施方式的优化设备10包括生成单元11、搜索单元12、执行单元13和更新单元14。生成单元11基于要被计算的组合优化问题的问题数据生成伊辛模型(或者将组合优化问题转换成伊辛模型)。伊辛模型由伊辛类型评估函数(也称为“目标函数”)表示。伊辛类型评估函数可以由用于解决问题的二次式表示，其被称为二次无约束二进制优化(QUBO)。作为要被计算的组合优化问题的示例，存在如下问题：用于确定将多个接收服务货车中的每一个(在下文中，每一个接收服务货车简称为“货车”)分派(或停止)至多个接收暂存区域中的哪一个，以便使分配中心的工作时间最小化。要被计算的组合优化问题不限于该示例，而是实施方式可应用于各种组合优化问题，例如优化交通量以抑制运载工具拥塞的发生的问题。例如，如图1中所示出的，评估函数可以由H＝成本项cst+约束项p1表示。成本项cst是要被最小化的值，并且例如，叉车的总移动距离可以是成本项cst，其中，在分配中心内，叉车将装载物从多个接收暂存区域中的每一个运输至多个运送暂存区域中之一。这是因为，随着总移动距离减小，工作时间减小。约束项p1表示组合优化问题要满足的约束条件，并且如果没有满足约束条件，则具有大的值。例如，在与分配中心有关的问题中，存在如下约束条件：已经到达分配中心处的货车进入一个接收暂存区域。当存在多个约束条件时，多个约束项p1被包括在评估函数中。在与分配中心有关的问题中，可能存在如下另一约束条件：如果多个货车的停止时间交叠，则不允许多个货车进入同一接收暂存区域。优化设备10可以获得由外部设备生成的伊辛模型，并且将其存储在未示出的存储单元中。在这种情况下，可以不提供生成单元11。搜索单元12搜索关于伊辛模型的基态，以计算组合优化问题的临时最优解。搜索单元12可以通过模拟退火或者马尔可夫链蒙特卡罗方法例如副本交换方法来执行对基态的搜索，或者可以通过量子退火来执行对基态的搜索。例如，作为搜索结果输出的临时最优解的状态(评估函数的所有状态变量的值的组合)是在在预定时间内更新了多次的状态中的评估函数的值最小的状态(不限于基态)。在与分配中心有关的问题的示例中，临时最优解为如何将多个货车分派至多个接收暂存区域，在临时最优解中其中叉车的总移动距离作为成本项cst的评估函数H的值是最小的。在这种情况下，状态变量中的每一个是指示货车是否进入接收暂存区域的二进制变量。在一些类型的组合优化问题中，存在与约束项p1相对应的两种约束条件，包括要被满足而不能失败的必不可少的约束条件以及如果可能的话要被满足的任意的约束条件。不满足必不可少的约束条件的临时最优解表示实际上不可执行的解决方案。在分配中心的示例中，例如，两辆货车在某些情况下进入同一接收暂存区域的状态不满足必不可少的约束条件。对于这种组合优化问题，拒绝不满足必不可少的约束条件的临时最优解，并且重复搜索直到获得满足必不可少的约束条件的解为止。执行单元13通过使用由搜索单元12计算出的临时最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化设备，包括：/n搜索单元，其通过搜索通过转换组合优化问题而获得的伊辛模型的基态来计算所述组合优化问题的临时最优解；/n执行单元，其使用所述临时最优解来执行模拟，基于表示用于所述模拟的结果的评估标准的评估标准值来评估所述模拟的结果，以及当所述结果满足所述评估标准时，输出所述临时最优解作为最优解；以及/n更新单元，当所述结果不满足所述评估标准时，其生成通过将基于所述结果的第一约束项添加至所述伊辛模型而获得的更新后的伊辛模型，并且使所述搜索单元执行对所述更新后的伊辛模型的基态的搜索。/n

【技术特征摘要】
20190527 JP 2019-0986061.一种优化设备，包括：
搜索单元，其通过搜索通过转换组合优化问题而获得的伊辛模型的基态来计算所述组合优化问题的临时最优解；
执行单元，其使用所述临时最优解来执行模拟，基于表示用于所述模拟的结果的评估标准的评估标准值来评估所述模拟的结果，以及当所述结果满足所述评估标准时，输出所述临时最优解作为最优解；以及
更新单元，当所述结果不满足所述评估标准时，其生成通过将基于所述结果的第一约束项添加至所述伊辛模型而获得的更新后的伊辛模型，并且使所述搜索单元执行对所述更新后的伊辛模型的基态的搜索。


2.根据权利要求1所述的优化设备，其中，
所述第一约束项基于记录在所述模拟的执行期间已经观察到的事件的数值数据来生成，所述数值数据包括在所述结果中。


3.根据权利要求1所述的优化设备，还包括：
生成单元，其基于输入的问题数据和由所述搜索单元能够计算的位数，使用其数量在所述位数之内的状态变量来生成所述伊辛模型。


4.根据权利要求1所述的优化设备，其中，
其中，所述组合优化问题是用于确定以下的问题：在多个装载物被运输至的设施中，运输所述多个装载物的多个运载工具中的每一个被分派至接收暂存区域中的哪一个，
其中，所述搜索单元搜索由成本项和第二约束项表示的伊辛模型的基态，所述成本项表示在所述设施中移动所述多个装载物的多个移动单元的总移动距离，所述总移动距离由将所述多个运载工具中的每一个分派至所述多个接收暂存区域中之一而导致，所述第二约束项表示所述问题的约束条件，以及
其中，当所述结果中包括的所述多个移动单元的工作时间满足所述评估标准时，所述执行单元输出所述临时最优解作为所述最优解。


5.一种由计算机执行的优化方法，所述优化方法包括：
通过搜索通过转换组合优化问题而获得的伊辛模型的基态来计算所述组合优化问题的临时最优解；
使用所述临时最优解来执行模拟；
基于表示用于所述模拟的结果的评估标准的评估标准值来评估所述模拟的结果；
当所述结果满足所述评估标准时，输出所述临时最优解作为最优解；以及
当所述结果不满足所述评估标准时，生成通过将基于所述结果的第一约束项添加至所述伊辛模型而获得的更新后的伊辛模型，并且执行对所述更新后的伊辛模型的基态的搜索。


6.根据权利要求5所述的优化方法，其中，
基于记录在所述模拟的执行期间已经观察到的事件的数值数据来生成所述第一约束项，所述数值数据包括在所述结果中。


7.根据权利要求5所述的优化方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：富田宪范，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP