[发明专利]优化设备、优化程序和优化方法

说明书

本公开内容涉及优化设备、优化程序和优化方法。优化设备包括存储器和运算单元。存储器存储表示多个变量的相互作用的一个或更多个耦合系数，多个变量对应于包括在能量函数中的多个位。运算单元被配置成基于与多个位中的每一个位的值的反转相关联的、能量函数的值的差，选择对位反转的采用或拒绝，以执行优化。运算单元从一个或更多个耦合系数中指定与辅助变量对应的耦合系数，该辅助变量是从中排除了与能量函数中的特定位对应的变量的、各个位所对应的变量的乘积，并且运算单元使用辅助变量和耦合系数来执行对与特定位的反转相关联的差的三阶或更高阶的项的计算。

技术领域

本文讨论的实施方式涉及优化设备、优化程序和优化方法。

背景技术

信息处理在当前社会的各个领域中执行。这样的信息处理由诸如计算机的算术设备执行，算术设备对各种数据执行运算和重组，并且获得有意义的结果来执行预测、确定、控制等。优化处理是这种信息处理的一种方法，并且已经成为重要的领域。

优化处理的一种方法是求解离散优化问题。在大规模多变量离散优化问题中，组合的数目爆炸性地增长，并且在穷尽地执行计算以算出所有组合的技术中，计算时间有时不落在现实范围内。

用于求解这样的大规模多变量离散优化问题的方法的示例包括使用伊辛(Ising)型能量函数的模拟退火(SA)。在这种SA中，通过用伊辛模型代替要计算的问题来执行计算，伊辛模型是表示磁性材料的自旋行为的模型。

在使用伊辛模型的优化计算中，对位进行随机地反转以计算在反转一位的情况下的能量变化，并且采用根据能量变化是否接受位反转，从而搜索使能量最小化的最优解。

[引用列表]

[专利文献]

[专利文献1]日本公开特许公报第2019-145010号

[专利文献2]日本公开特许公报第2019-46038号

[专利文献3]国际公布手册第WO 2015/190593号

[专利文献4]美国专利申请公布第2019/0087388号

发明内容

[技术问题]

然而，以上描述的相关技术具有这样的问题：即，在搜索包括三阶或更高阶的高阶项的能量函数E(x)的最小值的情况下，要从存储器传送到计算资源的参数元素的数目变得巨大。

例如，由下式(1)表示描述与所有阶次相关的能量函数E(x)的示例，其中k表示阶次，其中第k阶耦合系数表示第k阶阵列W_1，2…，k。耦合系数表示伊辛模型中的多个自旋中的每一个的互耦合强度，其中多个变量中的每一个被视为磁性材料的多个自旋中的每一个。

[数学式1]

此处，j₁、……、j_k表示每个阶次中的元素位置，并且x表示二进制(0，1)或自旋(1，-1)。W表示对于每个阶次不同的阵列，其通常是多维阵列。

将式(1)改写为下式(2)。ZK表示第k阶项的耦合系数，第k阶项的耦合系数是k维阵列。

[数学式2]

此处，式(3)和式(4)如下，式(3)是与x的第i个元素的反转相关联的第k阶项的能量变化ΔEk(x，i)的计算公式，式(4)是总计算公式。注意，E0消失，由于它是变化。

[数学式3]

[数学式4]

ΔE(x，i)＝ΔEK(x，i)+…+ΔE1(x，i)…(4)