信息处理设备、信息处理系统、信息处理方法、存储介质及程序技术方案

本发明专利技术提供在实用的时间内计算组合最优化问题的解的信息处理装置、信息处理系统、信息处理方法、存储介质及程序。作为本发明专利技术的实施方式的信息处理装置具备存储部和处理电路，重复更新以第一变量为要素的第一向量及以第二变量为要素的第二向量。所述处理电路通过将对应的所述第二变量加权并与所述第一变量相加来更新所述第一向量，将更新后的所述第一向量作为已搜索向量保存于所述存储部，用根据更新次数而单调增加的第一系数对所述第一变量进行加权并与对应的所述第二变量相加，使用多个所述第一变量来计算问题项，将所述问题项与所述第二变量相加，计算包含更新对象的所述第一向量与所述已搜索向量之间的距离的倒数在内的修正项，将所述修正项与所述第二变量相加，由此更新所述第二向量。由此更新所述第二向量。由此更新所述第二向量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】信息处理设备、信息处理系统、信息处理方法、存储介质及程序


[0001]本专利技术的实施方式涉及信息处理装置、信息处理系统、信息处理方法、存储介质及程序。

技术介绍

[0002]组合最优化问题是从多个组合之中选择最适合于目的的组合的问题。组合最优化问题在数学上被归结为使被称作“目标函数”的具有多个离散变量的函数最大化的问题或者使该函数最小化的问题。组合最优化问题在金融、物流、交通、设计、制造、生命科学等各种领域中是普遍性的问题，但由于组合数以问题体量的指数函数的量级增加的所谓“组合爆炸”，未必能够求出最优解。另外，就连得到与最优解接近的近似解都困难的情况较多。
[0003]为了解决各领域中的问题，促进社会的创新及科学技术的进步，要求开发在实用的时间内计算出组合最优化问题的解的技术。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2017－73106号公报
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：H.Goto，K.Tatsumura，A.R.Dixon，Sci.Adv.5，eaav2372(2019).
[0009]非专利文献2：H.Goto，Sci.Rep.6，21686(2016).
[0010]非专利文献3：土屋、西山、辻田：使用分支特性的组合最优化问题的近似解法URL：http://www.ynl.t.u
‑
tokyo.ac.jp/project/RobotBrainCREST/publications/pdf/tsuchiya/4_01.pdf
[0011]非专利文献4：土屋、西山、辻田：决定性的退火算法的解析URL：http://www.ynl.t.u
‑
tokyo.ac.jp/project/RobotBrainCREST/publications/pdf/tsuchiya/4_02.pdf

技术实现思路

[0012]专利技术所要解决的技术问题
[0013]本专利技术的实施方式提供在实用的时间内计算组合最优化问题的解的信息处理装置、信息处理系统、信息处理方法、存储介质及程序。
[0014]用于解决技术问题的手段
[0015]作为本专利技术的实施方式的信息处理装置构成为，重复更新以第一变量为要素的第一向量及以与所述第一变量对应的第二变量为要素的第二向量。信息处理装置具备存储部和处理电路。所述处理电路构成为，通过将对应的所述第二变量加权并与所述第一变量相加来更新所述第一向量，将更新后的所述第一向量作为已搜索向量而保存于所述存储部，用根据更新次数而单调增加或单调减少的第一系数对所述第一变量进行加权并与对应的
所述第二变量相加，计算所述第一变量间的问题项，将所述问题项与所述第二变量相加，从所述存储部读出所述已搜索向量，计算包含更新对象的所述第一向量与所述已搜索向量之间的距离的倒数在内的修正项，将所述修正项与所述第二变量相加，由此更新所述第二向量。
附图说明
[0016]图1是表示信息处理系统的结构例的图。
[0017]图2是表示管理服务器的结构例的框图。
[0018]图3是表示保存于管理服务器的存储部中的数据的例子的图。
[0019]图4是表示计算服务器的结构例的框图。
[0020]图5是表示保存于计算服务器的存储器中的数据的例子的图。
[0021]图6是表示通过时间推进来计算模拟分支算法的解的情况下的处理的例子的流程图。
[0022]图7是表示使用包含修正项的算法进行求解的情况下的处理的例子的流程图。
[0023]图8是表示使用由其他计算节点计算出的第一向量来高效地进行求解的情况下的处理的例子的流程图。
[0024]图9是表示在多个计算节点中高效地通过模拟分支算法进行求解的情况下的处理的例子的流程图。
[0025]图10是表示在多个计算节点中高效地通过模拟分支算法进行求解的情况下的处理的例子的流程图。
[0026]图11是概念性地表示包含多个计算节点的信息处理系统的例子的图。
[0027]图12是概念性地表示各计算节点中的扩展哈密顿量的值的变化的例子的图。
[0028]图13是概念性地表示各计算节点中的扩展哈密顿量的值的变化的例子的图。
[0029]图14是概念性地表示各计算节点中的扩展哈密顿量的值的变化的例子的图。
[0030]图15是表示在多个计算方法中得到最优解为止所需的计算次数的直方图。
[0031]图16是概略地表示多处理器结构的例子的图。
[0032]图17是概略地表示使用GPU的结构的例子的图。
[0033]图18是表示为了求解组合最优化问题而执行的整体处理的例子的流程图。
具体实施方式
[0034]以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。另外，在附图中，对相同的构成要素标注相同的附图标记，并适当省略说明。
[0035]图1是表示信息处理系统100的结构例的框图。图1的信息处理系统100具备管理服务器1、网络2、计算服务器(信息处理装置)3a～3c、线缆4a～4c、开关5及存储装置7。另外，在图1中示出了能够与信息处理系统100进行通信的客户终端6。管理服务器1、计算服务器3a～3c、客户终端6及存储装置7能够经由网络2相互进行数据通信。例如，计算服务器3a～3c能够在存储装置7中保存数据，或者从存储装置7读出数据。网络2例如是多个计算机网络被相互连接的因特网。网络2能够使用有线、无线或者它们的组合作为通信介质。另外，作为在网络2中使用的通信协议的例子，有TCP/IP，但通信协议的种类没有特别限定。
[0036]另外，计算服务器3a～3c分别经由线缆4a～4c与开关5连接。线缆4a～4c和开关5形成计算服务器之间的互连。计算服务器3a～3c也能够经由该互连而相互进行数据通信。开关5例如是Infiniband(无限带宽)的开关。线缆4a～4c例如是Infiniband的线缆。但是，也可以使用有线LAN的开关/线缆来代替Infiniband的开关/线缆。关于在线缆4a～4c及开关5中使用的通信标准及通信协议，没有特别限定。作为客户终端6的例子，列举出笔记本PC、台式PC、智能手机、平板电脑、车载终端等。
[0037]在组合最优化问题的求解中，可以进行处理的并行化及/或处理的分散化。因此，计算服务器3a～3c及/或计算服务器3a～3c的处理器既可以分担执行计算处理的一部分的步骤，也可以对于不同的变量并行地执行同样的计算处理。管理服务器1例如将由用户输入的组合最优化问题变换为各计算服务器能够处理的形式，对计算服务器进行控制。并且，管理服务器1从各计算服务器取得计算结果，将汇总的计算结果变换为组合最优化问题的解。这样，用户能够得到组合最优化问题的解。设为组合最优化问题的解包含最优解和与最优解接近的近似解。
[0038]在图1中示出了3台计算服务器。但是，并不限定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种信息处理装置，构成为重复更新以第一变量为要素的第一向量及以与所述第一变量对应的第二变量为要素的第二向量，所述信息处理装置具备：存储部；以及处理电路，该处理电路构成为进行如下处理：通过将对应的所述第二变量加权并与所述第一变量相加来更新所述第一向量；将更新后的所述第一向量作为已搜索向量而保存于所述存储部中；以及用根据更新次数而单调增加或单调减少的第一系数对所述第一变量进行加权并与对应的所述第二变量相加，使用多个所述第一变量来计算问题项，将所述问题项与所述第二变量相加，从所述存储部读出所述已搜索向量，计算包含更新对象的所述第一向量与所述已搜索向量之间的距离的倒数在内的修正项，将所述修正项与所述第二变量相加，由此更新所述第二向量。2.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，所述处理电路构成为，使用多个所述已搜索向量的每一个来计算所述距离的所述倒数，并将多个所述倒数相加，由此计算所述修正项。3.根据权利要求1或2所述的信息处理装置，其中，具备多个所述处理电路，各个所述处理电路构成为，读出由其他所述处理电路保存于所述存储部中的所述已搜索向量。4.根据权利要求3所述的信息处理装置，其中，多个所述处理电路被分为多个组，该多个组分别执行所述第一向量及所述第二向量的不同的对的更新处理。5.根据权利要求1或2所述的信息处理装置，其中，具备多个所述处理电路，各个所述处理电路构成为，将更新后的所述第一向量传送至其他所述处理电路，使用从其他所述处理电路接收到的所述第一向量来代替所述已搜索向量而计算所述修正项。6.根据权利要求1～5中的任一项所述的信息处理装置，其中，所述处理电路构成为，将更新后的所述第二向量作为第三向量保存于所述存储部中。7.根据权利要求6所述的信息处理装置，其中，所述处理电路构成为，从所述存储部读出在与所述已搜索向量相同的迭代中被更新的所述第三向量，基于所述已搜索向量及所述第三向量来计算目标函数的值。8.根据权利要求7所述的信息处理装置，其中，所述处理电路构成为，基于所述目标函数的值来判定是否停止所述第一向量及所述第二向量的更新。9.根据权利要求8所述的信息处理装置，其中，所述处理电路构成为，基于所述目标函数的值，从在所述存储部中保存的多个所述已搜索向量中选择某一个所述已搜索向量，将所选择的所述已搜索向量的正值的所述第一变量变换为第一值，将所选择的所述已搜索向量的负值的所述第一变量变换为比所述第一值小的第二值，由此计算解向量。10.根据权利要求1～9中的任一项所述的信息处理装置，其中，
所述处理电路计算的所述问题项基于伊辛模型。11.根据权利要求10所述的信息处理装置，其中，所述处理电路计算的所述问题项包含多体相互作用。12.一种信息处理系统，构成为重复更新以第一变量为要素的第一向量及以与所述第一变量对应的第二变量为要素的第二向量，所述信息处理系统具备存储装置以及多个信息处理装置，各个所述信息处理装置构成为进行如下处理：通过将对应的所述第二变量加权并与所述第一变量相加来更新所述第一向量；将更新后的所述第一向量作为已搜索向量而保存于所述存储装置中；以及用根据更新次数而单调增加或单调减少的第一系数对所述第一变量进行加权并与对应的所述第二变量相加，使用多个所述第一变量来计算问题项，将所述问题项与所述第二变量相加，从所述存储装置读出所述已搜索向量，计算包含更新对象的所述第一向量与所述已搜索向量之间的距离的倒数在内的修正项，将所述修正项与所述第二变量相加，由此更新所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木贤，后藤隼人，辰村光介，
申请(专利权)人：东芝数字解决方案株式会社，
类型：发明
国别省市：