信息处理系统、信息处理方法和信息处理程序技术方案

公开了信息处理系统、信息处理方法和信息处理程序。信息处理系统包括节点和另一节点。节点通过改变属于与通过划分问题而生成的子问题对应地分配的状态变量组的状态变量中的每一个的值来搜索由包括多个状态变量的能量函数表示的问题的解。节点保存针对成对被分配给该节点的状态变量的第一权重系数，以及针对成对被分配给该节点的状态变量和被分配给另一节点的状态变量的第二权重系数或惩罚值，基于第一权重系数和第二权重系数或惩罚值，针对状态变量中的每一个的值来计算能量函数的值的变化量，以及基于所计算的变化量来确定状态变量。变量。变量。

【技术实现步骤摘要】
信息处理系统、信息处理方法和信息处理程序


[0001]本文讨论的实施方式涉及信息处理系统、信息处理方法和信息处理程序。

技术介绍

[0002]存在通过用伊辛模型代替冯
·
诺依曼计算机难以处理的多变量组合优化问题来执行计算的信息处理设备，伊辛模型是表示磁性物质的自旋行为的模型。作为用于在切实可行的时间内求解用伊辛模型代替的问题的方法，存在各种搜索算法，例如模拟退火(SA)和模拟量子退火(SQA)。
[0003]通过包括多个状态变量的能量函数将组合优化问题公式化。能量函数也可以称为目标函数、评价函数等。能量函数包括对应于包括在伊辛模型中的多个自旋的多个状态变量和指示某一状态变量与另一状态变量之间的相互作用的大小的权重系数。例如，诸如表示最小化目标的成本的成本值或表示对施加于问题的约束条件的违反的惩罚值的值反映在权重系数中。通过使用如上所述的搜索算法，信息处理设备搜索其中能量函数的值被最小化的伊辛模型的基态。基态对应于组合优化问题的最优解。
[0004]可以通过根据问题中所处理的状态变量的数量(例如，问题的规模)将问题划分成多个子问题来求解由能量函数表示的问题。
[0005]例如，已经提出了包括经由通信信道耦接的多个伊辛板并且执行伊辛模型的基态搜索的信息处理设备。在所提出的信息处理设备中，伊辛形式问题被划分成多个子问题，并且这些子问题被分别分配给各伊辛板。每个子问题是独立于其他子问题的单个伊辛模型形式的问题。还提出了利用不等式约束执行伊辛模型的基态搜索的半导体设备。
[0006][引文列表][0007][专利文献][0008][专利文献1]日本公开特许公报第2020
‑
160755号。
[0009][专利文献2]日本公开特许公报第2019
‑
179364号。

技术实现思路

[0010][问题][0011]当通过将问题划分为多个子问题来求解问题时，将多个子问题和分别对应于子问题的状态变量组分配给节点。每个节点固定不属于被分配给自身节点的状态变量组的状态变量的值，并且改变属于被分配给自身节点的状态变量组的状态变量，从而搜索解。每个节点可以根据通过与另一节点通信而进行的解共享来更新不属于被分配给自身节点的状态变量组的状态变量。同时，降低更新频率。
[0012]在某一节点中，在不属于被分配给自身节点的状态变量组的状态变量被固定为特定值的情况下，由于与状态变量相关的权重系数的影响，在被分配给自身节点的状态变量组中可能存在其值可能并不改变的状态变量。因此，存在这样的问题：在节点中可以改变的状态变量是有限的并且可能落入局部解，并且由多个节点作为整体获得的解恶化。
[0013]本公开内容的方面的目的是提供改善解查找性能的信息处理系统、信息处理方法和程序。
[0014][问题的解决方案][0015]根据实施方式的方面，一种用于得到由包括多个状态变量的能量函数表示的问题的解的信息处理系统，所述信息处理系统包括第一节点和一个或更多个第二节点。第一节点被配置成通过改变属于第一状态变量组的一个或更多个第一状态变量中的状态变量的值来搜索问题的解，第一状态变量组是与通过划分问题而生成的多个子组中的第一子问题对应地分配的，第一状态变量组包括多个状态变量的至少一部分，第一子问题被分配给第一节点。第一节点还被配置成：保存第一权重系数，所述第一权重系数指示针对第一对被分配给第一节点的两个状态变量的权重；保存第二权重系数或用于计算第二权重系数的惩罚值，所述第二权重系数指示针对第二对被分配给第一节点的第一状态变量和被分配给一个或更多个第二节点中的任一节点的第二状态变量的权重；将第二权重系数或惩罚值乘以大于0且小于1的系数；基于第三权重系数或针对第二对的第四权重系数以及第一权重系数，针对一个或更多个第一状态变量中的每一个的值来计算通过改变一个或更多个第一状态变量中的每一个的值而引起的能量函数的值的变化量，其中，第三权重系数是将第二权重系数乘以所述系数的结果，第四权重系数是通过使用将惩罚值乘以所述系数的结果而计算的；以及基于针对一个或更多个第一状态变量中的每一个计算的所述变化量，来确定值要被改变的状态变量。
[0016]此外，根据实施方式的方面，提供了一种信息处理方法。此外，根据实施方式的方面，提供了一种程序。
[0017][专利技术效果][0018]在所述方面中，可以改善解查找性能。
附图说明
[0019]图1是描述根据第一实施方式的信息处理系统的图；
[0020]图2是示出信息处理系统的处理示例的流程图；
[0021]图3是示出根据第二实施方式的信息处理系统的示例的图；
[0022]图4是示出节点的硬件示例的图；
[0023]图5是示出信息处理系统的功能示例的图；
[0024]图6是示出子问题中的固定位的示例的图；
[0025]图7是示出由每个节点保存的信息的示例的图；
[0026]图8是示出解缓冲区中保存的信息的示例的图；
[0027]图9是示出与另一区域中的状态变量相关的权重系数的示例的图；
[0028]图10是示出受另一区域的状态变量影响的自身区域的状态变量的示例的图；
[0029]图11是示出权重系数的缩放的示例的图；
[0030]图12是示出对搜索的整体控制的示例的流程图；
[0031]图13是示出搜索之后的解更新的第一示例的流程图；
[0032]图14是示出向另一节点发送解的示例的流程图；
[0033]图15是示出从另一节点接收解的另一示例的流程图；
[0034]图16是示出在搜索期间固定变量的示例的流程图；
[0035]图17是示出搜索之后的解更新的第二示例的流程图；
[0036]图18是示出节点的另一硬件示例的图；以及
[0037]图19是示出使用多种搜索方法的信息处理系统的示例的图。
具体实施方式
[0038]在下文中，将参照附图描述本实施方式。
[0039][第一实施方式][0040]将描述第一实施方式。
[0041]图1是描述根据第一实施方式的信息处理系统的图。
[0042]信息处理系统1获得由伊辛模型的能量函数表示的问题的解并输出所获得的解。由伊辛模型的能量函数表示的问题包括组合优化问题。
[0043]能量函数包括与伊辛模型中包括的多个自旋相对应的多个状态变量。状态变量是二进制变量，每个变量取值1或0。例如，伊辛模型中的自旋
“‑
1”对应于状态变量的值“0”。伊辛模型中的自旋“+1”对应于状态变量的值“1”。因此，状态变量也可以被称为取值为0或1的位。解由多个状态变量表示。由多个状态变量的整体表示的解也可以被称为“完全解”。组合优化问题被转换成查找使能量函数的值最小化的解的问题。使能量函数的值最小化的解对应于伊辛模型的基态，并且对应于组合优化问题的最优解。
[0044]信息处理系统1包括多个节点。信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于得到由包括多个状态变量的能量函数表示的问题的解的信息处理系统，所述信息处理系统包括：第一节点，被配置成通过改变属于第一状态变量组的一个或更多个第一状态变量中的状态变量的值来搜索问题的解，所述第一状态变量组是与通过划分所述问题而生成的多个子组中的第一子问题对应地分配的，所述第一状态变量组包括所述多个状态变量的至少一部分，所述第一子问题被分配给所述第一节点；以及一个或更多个第二节点；其中所述第一节点还被配置成：保存第一权重系数，所述第一权重系数指示针对第一对被分配给所述第一节点的两个状态变量的权重，保存第二权重系数或用于计算所述第二权重系数的惩罚值，所述第二权重系数指示针对第二对被分配给所述第一节点的第一状态变量和被分配给所述一个或更多个第二节点中的任一节点的第二状态变量的权重，将所述第二权重系数或所述惩罚值乘以大于0且小于1的系数，基于第三权重系数或针对所述第二对的第四权重系数以及所述第一权重系数，针对所述一个或更多个第一状态变量中的每一个的值来计算通过改变所述一个或更多个第一状态变量中的每一个的值而引起的所述能量函数的值的变化量，其中，所述第三权重系数是将所述第二权重系数乘以所述系数的结果，所述第四权重系数是通过使用将所述惩罚值乘以所述系数的结果而计算的，以及基于针对所述一个或更多个第一状态变量中的每一个计算的所述变化量，来确定值要被改变的状态变量。2.根据权利要求1所述的信息处理系统，其中，所述一个或更多个第二节点包括第二节点，所述第二节点被配置成通过改变属于第二状态变量组的一个或更多个第二状态变量中的状态变量的值来搜索所述问题的解，所述第二状态变量组是与多个子组中的第二子问题对应地分配的，所述第二状态变量组包括所述多个状态变量的至少一部分，所述第二子问题被分配给所述第二节点。3.根据权利要求1所述的信息处理系统，其中，所述第一节点还被配置成：通过使用所述第二权重系数代替所述第三权重系数或所述第四权重系数来计算与由所述第一节点指定的解相对应的所述能量函数的值，根据所计算的所述能量函数的值保存多个第一解，接收由所述一个或更多个第二节点中的至少一个节点发送的第二解，以及基于所接收的第二解，更新由所述第一节点保存的所述多个第一解中的至少一些解。4.根据权利要求3所述的信息处理系统，其中，所述第一节点还被配置成：将所述多个第一解中的至少一个解发送至所述一个或更多个第二节点中的至少一个节点。5.根据权利要求3所述的信息处理系统，其中，所述第一节点还被配置成：
基于与由所述第一节点新指定的第三解和由所述第一节点保存的所述多个第一解中的每一个解相对应的所述能量函数的值，用所述第三解替换所述多个第一解中的任一解。6.根据权利要求5所述的信息处理系统，其中，所述第一节点还被配置成：通过在由所述第一节点保存的所述多个第一解中的每一个解中反映包括在由所述第一节点新指定的第四解中的属于所述第一状态变量组的状态变量的值，来指定所述第三解。7.根据权利要求5所述的信息处理系统，其中，所述第一节点还被配置成将所述第一节点新指定的第四解设置为所述第三解。8.根据权利要求3所述的信息处理系统，其中，所述第一节点被配置成基于与从所述一个或更多个第二节点中的至少一个节点接收到的所述第二解相对应的所述能量函数的值来更新由所述第一节点保存的所述多个第一解中的至少一些解。9.根据权利要求3所述的信息处理系统，其中，所述第一节点还被配置成基于由所述第一节点保存的所述多个第一解来生成要用于下一...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山纯平，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：