[发明专利]优化装置、优化方法和记录介质

说明书

公开了优化装置、优化方法和记录介质。一种优化装置包括：多个伊辛机，每个伊辛机搜索通过划分由伊辛模型表示的问题而获得的多个子问题之中的子问题的解，多个伊辛机中的每一个包括：存储单元，其存储针对多个组的与要计算的子问题对应的状态变量集的值；搜索单元，其通过改变每个单位时段要处理的组、基于由其他伊辛机计算的子问题的第一解候选，对多个组中的每一个执行计算第二解候选的处理，使得在相同单位时段内针对与由其他伊辛机处理的组不同的组的状态变量集计算第二解候选；以及通信单元，其每当单位时段结束时，将第二解候选发送到其他伊辛机。

技术领域

本文中讨论的实施方式涉及优化装置、优化方法和记录介质。

背景技术

作为用于计算诺伊曼型计算机不易处理的大型离散优化问题的装置，存在使用伊辛型能量函数(也被称为成本函数或目标函数)的伊辛机(也被称为玻尔兹曼机)。

在通过伊辛机的计算中，要计算的问题被伊辛模型代替，伊辛模型是表示磁性体的自旋行为的模型。基于马尔科夫链蒙特卡洛方法诸如模拟退火方法或副本交换方法(也被称为交换蒙特卡洛方法)，搜索使伊辛模型型能量函数的值(对应于伊辛模型的能量)最小化的状态。

在通过伊辛机的计算中，使用表示各个状态变量之间的相互作用的大小的权重系数。当状态变量的数量由于问题规模的增加而增加时，权重系数的数量也增加。在完全耦合伊辛机——其用伊辛模型代替该问题时灵活性优异并可以考虑所有状态变量之间的相互作用中，要存储的权重系数与状态变量数量的平方成比例。因此，在伊辛机由单个装置(例如，一个芯片)实现的情况下，存在所有权重系数不能存储在内部存储器中的可能性。存在如下方法，其中权重系数存储在大容量存储装置中，将通过划分问题获得的子问题转移到伊辛计算单元，并且通过适当地调换要转移的子问题来执行计算，但是需要花费时间来调换用于计算每个子问题的权重系数。

在相关技术中，为了加速通过马尔科夫链蒙特卡洛方法进行的处理，存在一种方法，其中将相同的伊辛模型分配给多个伊辛芯片中的每一个，并且并行地执行处理。还有一种方法，其中问题被划分成多个子问题，并且将多个子问题分配给多个伊辛芯片，并且并行地执行针对各个子问题的计算。

例如在日本特开专利公布第2018-206127号和日本特开专利公布第2016-51350号中公开了相关技术。

通过马尔科夫链蒙特卡洛方法对伊辛模型进行能量最小化的原理是顺序地更新状态变量的值(1位的值被反转)。

在应用将问题划分成子问题并由多个伊辛机执行解搜索的方法的情况下，为了满足该原理，在多个伊辛机中的任一个更新状态变量的值时，其他伊辛机不执行更新而是处于暂停状态。因此，每个伊辛机中的运算单元可能无法被有效使用，并且计算效率降低。

在一个方面中，实施方式的目的是提供一种可以提高优化装置的计算效率的优化方法。

发明内容

根据实施方式的一个方面，一种优化装置包括：多个伊辛机，每个伊辛机搜索通过划分由伊辛模型表示的问题而获得的多个子问题之中的子问题的解，多个伊辛机中的每一个包括：存储单元，其存储针对多个组的与要计算的子问题对应的状态变量集的值；搜索单元，其通过改变每个单位时段要处理的组、基于由其他伊辛机计算的子问题的第一解候选，对多个组中的每一个执行计算第二解候选的处理，使得在相同单位时段内针对与由其他伊辛机处理的组不同的组的状态变量集计算第二解候选；以及通信单元，每当单位时段结束时，其将第二解候选发送到其他伊辛机。

在一个方面中，该实施方式可以提高优化装置中的计算效率。

附图说明

图1是示出根据第一实施方式的优化装置的示例的图；

图2是示出控制装置对优化装置的控制的示例的流程的流程图；

图3是示出优化装置的操作的示例的流程的流程图；