[发明专利]优化装置、温度设置方法和温度设置程序

说明书

本申请涉及优化装置、温度设置方法和温度设置程序。优化装置包括搜索单元和温度设置单元。搜索单元通过使用多个温度值来执行对伊辛模型中的能量的基态的搜索，并输出多个解。温度设置单元从多个解中选择第一解和第二解，依次执行计算在第一解的比特序列的与第二解的比特序列的比特不同的多个比特中的一个值在多个比特中的每一个上被改变时的能量变化的处理，计算当能量增加连续多次发生时多次增加的能量的总计值，基于总计值来决定最大值，以及为搜索单元设置最大值。

技术领域

本文中讨论的实施方式涉及优化装置、温度设置方法和温度设置程序。

背景技术

作为解决不易被诺依曼型计算机处理的多元优化问题的方法，存在一种使用伊辛型能量函数(其也称为成本函数或目标函数)的优化装置(其也被称为伊辛机或玻尔兹曼机)。

在由优化装置进行的计算中，要计算的问题被伊辛模型代替，伊辛模型是表示磁体的自旋行为的模型。基于马尔可夫链蒙特卡罗方法例如模拟退火方法或副本交换方法(其也被称为交换蒙特卡罗方法)，伊辛模型中能量的基态(能量函数的值被最小化的状态)被搜索。与基态中的自旋状态相对应的比特的值(在下文中，比特的值中的每一个也可以被称为状态变量)的组合是要获取的最优解。

在模拟退火方法或副本交换方法中，将温度用作用于生成噪声值的参数，以使当前状态从局部解中逃离。在模拟退火方法中，在搜索基态期间，温度从最高温度逐渐降低到最低温度。在副本交换方法中，为多个副本设置彼此不同的温度，并且在搜索基态期间以预定的交换概率在副本之间执行状态(或温度)的交换。

提出一种优化装置，其通过利用数字电路执行模拟退火方法或副本交换方法来计算使伊辛模型中的能量(能量函数的值)被最小化的比特的值的组合(例如，参见PTL 1和PTL 2)。提出的优化装置通过一次改变一个比特来计算能量变化，并且根据与温度相对应的噪声值与所计算的能量变化之间的比较来决定是否接受该比特的变化。

还提出一种技术(例如，参见PTL 3)，其使用模拟退火方法来通过利用隧道效应来解决具有连续变量的优化问题。

[引用列表]

[专利文献]

[PTL 1]日本特开专利公布第2018-5541号

[PTL 2]日本特开专利公布第2019-194765号

[PTL 3]日本特开专利公布第2019-159782号

发明内容

[技术问题]

在如上所述通过使用温度来搜索基态的优化装置中，适当的最高温度在要计算的问题之间不同。当最高温度过高时，状态转变(比特的值的变化)过度频繁地发生。另一方面，当最高温度过低时，状态可能不会从局部解中逃离，并且在所有情况下，状态难以收敛到最优解。因此，期望设置适合于要解决的问题的最高温度。

在一个方面，本发明的目的是提供一种能够设置适合于要计算的问题的最高温度的优化装置、该优化装置的温度设置方法以及该优化装置的温度设置程序。

[问题的解决方案]

根据一个方面，提供了一种优化装置，包括：搜索单元，其通过使用多个温度值来执行对伊辛模型中的能量的基态的搜索，并输出多个解；以及温度设置单元，其从自搜索单元输出的多个解中选择第一解和第二解，其依次执行计算伊辛模型中的能量变化的处理，该伊辛模型中的能量变化是在第一解的比特序列的与第二解的比特序列的比特不同的多个比特中的一个值在多个比特中的每一个上被改变时引起的，其计算当能量增加连续多次发生时多次增加的能量的总计值，其基于总计值来决定多个温度值中的最大值，以及其为搜索单元设置所决定的最大值。

[本发明的有利效果]

在一方面，可以设置适合于要计算的问题的最高温度。