搜索装置、搜索方法、程序、搜索系统以及套利系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种搜索装置、搜索方法、程序、搜索系统以及套利系统。高速地输出最佳化问题的解。搜索装置按照每单位时间，更新假想的多个粒子各自的位置以及运动量。搜索装置按照每单位时间，关于粒子计算对象时刻下的位置，关于节点计算与出来的2个以上的有向边对应的、将2个以上的粒子在对象时刻下的位置累加的第1累计值，关于节点计算与进入的2个以上的有向边对应的、将2个以上的粒子在对象时刻下的位置累加的第2累计值，关于粒子，根据第1累计值以及第2累计值，计算对象时刻下的运动量。

【技术实现步骤摘要】
搜索装置、搜索方法、程序、搜索系统以及套利系统
本专利技术的实施方式涉及搜索装置、搜索方法、程序、搜索系统以及套利系统。
技术介绍
用于提高社会系统的生产率的大部分课题归结于组合最佳化问题。根据某些评价函数选择由节点(顶点)和连接节点与节点的有向边(edge)构成的图形中的、连接开始节点与终点节点之间的路径的问题被称为路径搜索问题。例如，探测汇兑等套利的机会的套利问题被公式化为有向图中的路径搜索问题。在该情况下，在有向图中，节点与货币对应，有向边与从与开始节点对应的货币向与结束节点对应的货币的交换对应，对有向边分配的权重值与货币的交换率对应。另外，已知计算伊辛模型的基态的伊辛问题。伊辛问题是对用取±1这2值的变量(伊辛自旋)的2次函数提供的成本函数(伊辛能量)进行最小化的组合最佳化问题。伊辛问题通过将伊辛自旋(s)变换为1次关系式(s＝2b-1)，能够利用使用比特(b)的式子来表示。b是0或者1这2值的变量。即，伊辛问题与对通过使用比特(b)的2次函数表示的成本函数进行最小化的问题相同。这样的问题还被称为QUBO(quadrat本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种搜索装置，搜索对有向边分配有权重值的有向图中的最佳路径，/n所述搜索装置具备运算部，该运算部关于假想的多个粒子各自的位置以及运动量，从初始时刻至结束时刻按照每单位时间来更新位置以及运动量，/n所述多个粒子与对应于最佳路径搜索问题的0-1最佳化问题所包含的多个比特相对应，/n所述多个比特与所述有向图所包含的多个有向边对应，所述多个比特分别表示对应的有向边是否被选择为所述最佳路径，/n所述运算部按照每所述单位时间，/n关于所述多个粒子的各个粒子，根据对应的粒子在比对象时刻提前1个单位时间的前一时刻下的运动量，计算对应的粒子在所述对象时刻下的位置，/n关于所述有向图所包含的多个节点的各个节点...

【技术特征摘要】
20191008 JP 2019-1852971.一种搜索装置，搜索对有向边分配有权重值的有向图中的最佳路径，
所述搜索装置具备运算部，该运算部关于假想的多个粒子各自的位置以及运动量，从初始时刻至结束时刻按照每单位时间来更新位置以及运动量，
所述多个粒子与对应于最佳路径搜索问题的0-1最佳化问题所包含的多个比特相对应，
所述多个比特与所述有向图所包含的多个有向边对应，所述多个比特分别表示对应的有向边是否被选择为所述最佳路径，
所述运算部按照每所述单位时间，
关于所述多个粒子的各个粒子，根据对应的粒子在比对象时刻提前1个单位时间的前一时刻下的运动量，计算对应的粒子在所述对象时刻下的位置，
关于所述有向图所包含的多个节点的各个节点，计算与出来的2个以上的有向边对应的、累加2个以上的粒子在所述对象时刻下的位置而得的第1累计值，
关于所述有向图所包含的所述多个节点的各个节点，计算与进入的2个以上的有向边对应的、累加2个以上的粒子在所述对象时刻下的位置而得(可不改，只是为了与上一句保持一致)的第2累计值，
关于所述多个粒子的各个粒子，根据结束节点的所述第1累计值及所述第2累计值、以及开始节点的所述第1累计值及所述第2累计值、以及对对应的有向边分配的权重值，计算对应的粒子在所述对象时刻下的运动量，
在更新了位置以及运动量直至所述结束时刻为止之后，所述运算部根据对应的粒子在结束时刻下的位置，决定所述多个比特各自的值。


2.根据权利要求1所述的搜索装置，其中，
所述运算部按照每所述单位时间，
关于所述多个粒子的各个粒子，根据对对应的有向边分配的所述对象时刻下的位置、以及与和对应的有向边相反朝向的有向边对应的粒子在所述对象时刻下的位置，还计算所述对象时刻下的运动量。


3.根据权利要求1或者2所述的搜索装置，其中，
在更新了位置以及运动量直至所述结束时刻为止之后，所述运算部通过利用预先设定的阈值对所述结束时刻下的所述多个粒子各自的位置进行二值化，决定所述多个比特各自的值。


4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的搜索装置，其中，
所述运算部按照每所述单位时间，
关于所述多个粒子的各个粒子，在所述对象时刻下的位置小于预先决定的第1值的情况下，将所述对象时刻下的位置修正为所述第1值，在大于预先决定的第2值的情况下，将所述对象时刻下的位置修正为所述第2值，
所述第2值大于所述第1值。


5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的搜索装置，其中，
所述运算部按照每所述单位时间，
关于所述多个粒子的各个粒子，在所述对象时刻下的位置小于所述第1值或者大于所述第2值的情况下，将所述前一时刻下的所述运动量修正为预先决定的值或者通过预先决定的运算决定的值。


6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的搜索装置，其中，
所述运算部关于所述多个粒子的各个粒子，
通过对所述前一时刻下的位置、和对所述前一时刻下的运动量乘以所述单位时间而得到的值进行加法运算，计算所述对象时刻下的位置。


7.根据权利要求2至6中的任意一项所述的搜索装置，其中，
所述运算部按照每所述单位时间，关于所述多个粒子的各个粒子，
根据对应的有向边的结束节点的所述第1累计值及所述第2累计值、对应的有向边的开始节点的所述第1累计值及所述第2累计值、对对应的有向边分配的权重值、所述对象时刻下的位置、以及与和对应的有向边相反朝向的有向边对应的粒子在所述对象时刻下的位置，计算所述对象时刻下的运动量的时间微分值，
通过对所述前一时刻下的运动量、和对所述对象时刻下的运动量的时间微分值乘以所述单位时间而得到的值进行加法运算，计算所述对象时刻下的运动量。


8.根据权利要求7所述的搜索装置，其中，
所述运算部按照每所述单位时间，
关于所述多个粒子的各个粒子，对所述对象时刻下的运动量的时间微分值加上时间变化参数，
关于所述时间变化参数，将所述初始时刻下的运动量的时间微分值设为0，以使所述时间变化参数的至少一部分在所述结束时刻成为0的方式按照每所述单位时间发生变化。


9.根据权利要求7所述的搜索装置，其中，
在所述有向图的节点的数量是N、并且搜索闭路作为所述最佳路径的情况下，所述运算部关于所述多个粒子的各个粒子，通过式(1)计算所述对象时刻下的运动量的时间微分值，其中，N为2以上的整数，
【数式1】



i表示节点的索引，是1以上N以下的整数，
j表示节点的索引，是i以外的1以上N以下的整数，
wi，j表示对从第i个节点出来并进入第j个节点的有向边分配的权重值，
xi，j表示与从所述第i个节点出来并进入所述第j个节点的有向边对应的粒子的位置，
xj，i表示与从所述第j个节点出来并进入所述第i个节点的有向边对应的粒子的位置，
yi，j表示与从所述第i个节点出来并进入所述第j个节点的有向边对应的粒子的运动量，
XRi表示所述第i个节点的所述第1累计值，
XCi表示所述第i个节点的所述第2累计值，
XRj表示所述第j个节点的所述第1累计值，
XCj表示所述第j个节点的所述第2累计值，
MC以及MP表示任意的常数。


10.根据权利要求7所述的搜索装置，其中，
在所述有向图的节点的数量是N、并且作为所述最佳路径搜索从指定的路径开始节点至指定的路径结束节点的情况下，所述运算部关于所述多个粒子的各个粒子，通过式(2)、式(3)以及式(4)计算所述对象时刻下的运动量的时间微分值，其中，N为2以上的整数，
【数式2】









s表示所述路径开始节点的索引，是1以上N以下的指定的整数，
v表示所述路径结束节点的索引，是s以外的1以上N以下的指定的整数，
k表示节点的索引，是s以及v以外的1以上N以下的整数，
l表示节点的索引，是s、v以及k以外的1以上N以下的整数，
ws，l表示对从所述路径开始节点出来并进入第l个节点的有向边分配的权重值，
wk，v表示对从第k个节点出来并进入所述路径结束节点的有向边分配的权重值，
wk，l表示对从所述第k个节点出来并进入所述第l个节点的有向边分配的权重值，
xk，l表示与从所述第k个节点出来并进入所述第l个节点的有向边对应的粒子的位置，
xl，k表示与从所述第l个节点出来并进入所述第k个节点的有向边对应的粒子的位置，
yk，l表示与从所述第k个节点出来并进入所述第l个节点的有向边对应的粒子的运动量，
XRS表示所述路径开始节点的所述第1累计值，
XCv表示所述路径结束节点的所述第2累计值，
XRk表示所述第k个节点的所述第1累计值，
XCk表示所述第k个节点的所述第2累计值，
XRl表示所述第l个节点的所述第1累计值，
XCl表示所述第l个节点的所述第2累计值，
MC以及MP表示任意的常数。


11.根据权利要求10所述的搜索装置，其中，
所述运算部将xs，v、xv，s、xk，s以及xv，l固定为预先决定的值，
xs，v表示与从所述开始节点出来并进入所述路径结束节点的有向边对应的粒子的位置，
xv，s表示与从所述结束节点出来并进入所述路径开始节点的有向边对应的粒子的位置，
xk，s表示与从所述第k个节点出来并进入所述路径开始节点的有向边对应的粒子的位置，
xv，l表示与从所述路径结束节点出来并进入所述第l个节点的有向边对应的粒子的位置。


12.一种搜索方法，通过信息处理装置搜索对有向边分配有权重值的有向图中的最佳路径，其中，
所述信息处理装置关于假想的多个粒子各自的位置以及运动量，从初始时刻至结束时刻按照每单位时间来更新位置以及运动量，
所述多个粒子与对应于最佳路径搜索问题的0-1最佳化问题所包含的多个比特相对应，
所述多个比特与所述有向图所包含的多个有向边对应，所述多个比特分别表示对应的有向边是否被选择为所述最佳路径，
所述信息处理装置按照每所述单位时间，
关于所述多个粒子的各个粒子，根据对应的粒子在比对象时刻提前1个单位时间的前一时刻下的运动量，计算对应的粒子在所述对象时刻下的位置，
关于所述有向图所包含的多个节点的各个节点，计算与出来的2个以上的有向边对应的、累加2个以上的粒子在所述对象时刻下的位置而得的第1累计值，
关于所述有向图所包含的所述多个节点的各个节点，计算与进入的2个以上的有向边对应的、累加2个以上的粒子在所述对象时刻下的位置而得的第2累计值，
关于所述多个粒子的各个粒子，根据结束节点的所述第1累计值及所述第2累计值、以及开始节点的所述第1累计值及所述第2累计值、以及对对应的有向边分配的权重值，计算对应的粒子在所述对象时刻下的运动量，
在更新了位置以及运动量直至所述结束时刻为止之后，所述信息处理装置根据对应的粒子在结束时刻下的位置，决定所述多个比特各自的值。


13.一种程序，用于使信息处理装置搜索对有向边分配有权重值的有向图中的最佳路径，其中，
使所述信息处理装置关于假想的多个粒子各自的位置以及运动量，从初始时刻至结束时刻按照每单位时间来更新位置以及运动量，
所述多个粒子与对应于最佳路径搜索问题的0-1最佳化问题所包含的多个比特相对应，
所述多个比特与所述有向图所包含的多个有向边对应，所述多个比特分别表示对应的有向边是否被选择为所述最佳路径，
使所述信息处理装置按照每所述单位时间，
关于所述多个粒子的各个粒子，根据对应的粒子在比对象时刻提前1个单位时间的前一时刻下的运动量，计算对应的粒子在所述对象时刻下的位置，
关于所述有向图所包含的多个节点的各个节点，计算与出来的2个以上的有向边对应的、累加2个以上的粒子在所述对象时刻下的位置而得的第1累计值，
关于所述有向图所包含的所述多个节点的各个节点，计算与进入的2个以上的有向边对应的、累加2个以上的粒子在所述对象时刻下的位置而得的第2累计值，
关于所述多个粒子的各个粒子，根据结束节点的所述第1累计值及所述第2累计值、以及开始节点的所述第1累计值及所述第2累计值、以及对对应的有向边分配的权重值，计算对应的粒子在所述对象时刻下的运动量，
在更新了位置以及运动量直至所述结束时刻为止之后，使所述信息处理装置根据对应的粒子在结束时刻下的位置，决定所述多个比特各自的值。


14.一种搜索装置，搜索对有向边分配有权重的有向图中的最佳路径，所述搜索装置具备：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：辰村光介，后藤隼人，山崎雅也，日高亮，酒井良哲，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP