提供了優(yōu)化裝置及優(yōu)化方法。優(yōu)化裝置包括：狀態(tài)保持單元，其保持在表示能量的評(píng)價(jià)函數(shù)中包括的多個(gè)狀態(tài)變量的值以及針對(duì)狀態(tài)變量的每個(gè)集合的權(quán)重值；能量變化計(jì)算單元，其在多個(gè)狀態(tài)變量的任何值改變的情況下，基于多個(gè)狀態(tài)變量的值和權(quán)重值計(jì)算在多個(gè)狀態(tài)變量的值中的每個(gè)值被設(shè)置為下一變化候選時(shí)的能量變化值；懲罰加法單元，其通過(guò)將根據(jù)違反不等式約束的超出量的懲罰值與針對(duì)多個(gè)狀態(tài)變量計(jì)算出的多個(gè)能量變化值中的每個(gè)能量變化值相加來(lái)計(jì)算總能量變化值，該超出量是基于耦合系數(shù)以及閾值來(lái)計(jì)算的；以及更新控制單元，其基于設(shè)置溫度值、隨機(jī)數(shù)值和多個(gè)總能量變化值來(lái)改變?cè)跔顟B(tài)保持單元中保持的多個(gè)狀態(tài)變量的任何值。

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施方式涉及優(yōu)化裝置及優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

作為求解諾伊曼型(Neumann-type)計(jì)算機(jī)不容易處理的各種變量的優(yōu)化問(wèn)題的方法，存在使用伊辛型(Ising-type)能量函數(shù)(也被稱為評(píng)價(jià)函數(shù)或目標(biāo)函數(shù))的優(yōu)化裝置(也稱為伊辛機(jī)(Ising machine)或玻爾茲曼機(jī)(Boltzmann machine))。優(yōu)化裝置通過(guò)用伊辛模型代替計(jì)算對(duì)象的問(wèn)題來(lái)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算，該伊辛模型是表示磁性材料的自旋(spin)行為的模型。

還可以通過(guò)使用例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)對(duì)優(yōu)化裝置進(jìn)行建模。在這種情況下，與伊辛模型函數(shù)中包括的多個(gè)自旋相對(duì)應(yīng)的多個(gè)狀態(tài)變量中的每一個(gè)作為神經(jīng)元，該神經(jīng)元根據(jù)另一狀態(tài)變量的值以及指示另一狀態(tài)變量與它自身的狀態(tài)變量之間的相互作用的大小的權(quán)重系數(shù)來(lái)輸出0或1。優(yōu)化裝置通過(guò)使用隨機(jī)搜索方法例如模擬退火獲得相應(yīng)狀態(tài)變量的值的如下組合作為解：根據(jù)所述組合獲得以上所描述的能量函數(shù)(下文中稱為能量)的最小值。

此處，提出了一種通過(guò)使用例如數(shù)字電路執(zhí)行模擬退火來(lái)計(jì)算具有最小能量的每個(gè)狀態(tài)變量的值的組合的優(yōu)化裝置。另外，提出了一種包括對(duì)伊辛模型中的相應(yīng)自旋之間的相互作用進(jìn)行模擬的伊辛芯片和控制該伊辛芯片的信息處理單元的信息處理裝置。

提出了一種優(yōu)化系統(tǒng)，該優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)將二進(jìn)制二次規(guī)劃問(wèn)題簡(jiǎn)化為半正定規(guī)劃問(wèn)題、得到半正定規(guī)劃問(wèn)題的解并將所得到的半正定規(guī)劃問(wèn)題的解轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制二次規(guī)劃問(wèn)題的解來(lái)得出最優(yōu)解。

在日本公開(kāi)特許公報(bào)第2018-41351號(hào)、國(guó)際公布小冊(cè)子第WO2017/017807號(hào)和國(guó)際公布小冊(cè)子第WO 2017/056366號(hào)中公開(kāi)了相關(guān)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

以上所描述的優(yōu)化裝置使由狀態(tài)變量的二次形式表示的評(píng)價(jià)函數(shù)最小化。同時(shí)，在優(yōu)化問(wèn)題中，可以施加由不等式表示(例如針對(duì)某些量(例如，裝載量或預(yù)算)提供上限或下限來(lái)表示)的約束條件(不等式約束)。然而，通過(guò)優(yōu)化裝置可能難以求解將不等式約束公式化為狀態(tài)變量的二次形式的問(wèn)題。

在一方面，本發(fā)明的目的是提供有效地求解包括不等式約束的問(wèn)題的優(yōu)化裝置和優(yōu)化方法。

在一方面，提供了一種優(yōu)化裝置。該優(yōu)化裝置包括狀態(tài)保持單元、能量變化計(jì)算單元、懲罰加法單元和更新控制單元。狀態(tài)保持單元保持在表示能量的評(píng)價(jià)函數(shù)中包括的多個(gè)狀態(tài)變量的值以及針對(duì)狀態(tài)變量的每個(gè)集合的權(quán)重值。能量變化計(jì)算單元在多個(gè)狀態(tài)變量的任何值改變的情況下基于多個(gè)狀態(tài)變量的值和權(quán)重值計(jì)算在多個(gè)狀態(tài)變量的值中的每個(gè)值被設(shè)置為下一變化候選時(shí)的能量變化值。懲罰加法單元通過(guò)將根據(jù)違反不等式約束的超出量的懲罰值與針對(duì)多個(gè)狀態(tài)變量計(jì)算出的多個(gè)能量變化值中的每個(gè)能量變化值相加來(lái)計(jì)算總能量變化值，該超出量是基于指示不等式約束中的多個(gè)狀態(tài)變量中的每個(gè)狀態(tài)變量的權(quán)重的耦合系數(shù)以及閾值來(lái)計(jì)算的。更新控制單元基于設(shè)置溫度值、隨機(jī)數(shù)值和多個(gè)總能量變化值來(lái)改變保持在狀態(tài)保持單元中的多個(gè)狀態(tài)變量的任何值。

此外，在一方面，提供了一種優(yōu)化方法。

[本發(fā)明的有利效果]

在一方面，可以有效地求解包括不等式約束的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明