信息处理系统、信息处理方法及存储程序的计算机可读记录介质与流程

本文讨论的实施方式涉及信息处理系统、信息处理方法和存储程序的非暂态计算机可读记录介质。

背景技术：

1、存在以下伊辛机器(也被称为玻尔兹曼机器)：该伊辛机器通过用伊辛模型代替组合优化问题来计算冯·诺依曼计算机不擅长的多变量组合优化问题，伊辛模型是表示磁性材料中的自旋行为的模型。用于在实际时间中求解用伊辛模型代替的问题的方法的示例包括模拟退火(sa)方法和诸如副本交换方法的马尔可夫链蒙特卡罗(mcmc)方法。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。例如，信息处理装置通过使用mcmc方法反复尝试通过改变状态变量的值而引起的状态转变来搜索伊辛模型的使能量函数的值最小化的基态。基态对应于组合优化问题的最优解。

2、能量函数可以由成本项和约束项的和来表示。能量函数(e(x))可以由例如下面的式(1)表示。

3、[数学式1]

4、e(x)＝c(x)+αp(x)  (1)

5、在式(1)中，x表示基于状态变量的矢量，状态变量是x＝(x1，x2，……，xn)的二进制变量。c(x)是要被最小化的目标函数的成本项。αp(x)是约束项。当组合优化问题满足要满足的约束条件时(在约束满足时)，p(x)＝0成立，以及当约束条件不满足时(在违反约束时)，p(x)>0成立。α表示约束系数，其值大于0。通过将这样的约束项添加至成本项，选择不满足约束条件的解(约束违反解)变得困难。

6、注意，如果能量函数的符号改变，则可以搜索使能量函数的值最大化的伊辛模型的状态。

7、组合优化问题的实际问题的示例包括二次分配问题(quadratic assignmentproblem，qap)。qap是在n个分配元素(设施等)被分配至n个分配目的地(地点等)时获得以下分配的问题：该分配使分配元素之间的流量(诸如设施之间的供应的运输量的成本)和各个分配元素被分配至的分配目的地之间的距离的乘积之和最小化。分配元素之间的流量和各个分配目的地之间的距离可以各自使用矩阵来表示。此外，对qap施加了所有分配元素被分配至彼此不同的分配目的地的约束条件。

8、同时，当如上所述的约束系数(在式(1)的情况下为α)太小时，可能生成约束违反解，而当约束系数太大时，约束满足解之间的能量垒增加，以阻碍解空间搜索。此外，约束系数的适当值在很大程度上根据单个问题而变化。到目前为止，已经提出了一种通过重复以下处理来优化约束系数的方法：在该处理中，基于通过伊辛机器对组合优化问题的解的搜索结果来调整约束系数。

9、国际公开小册子第wo 2021/044516号和日本公开特许公报第2004-110831号被公开作为相关技术。

技术实现思路

1、技术问题

2、然而，根据现有的方法，可能需要大量调整次数来获得能够在大范围内搜索以获得高质量解的约束系数，并且需要时间来确定约束系数。

3、在一个方面，实施方式的目的是提供能够缩短确定约束系数所需的时间的信息处理系统、信息处理方法和程序。

4、问题的解决方案

5、根据实施方式的一方面，提供了一种信息处理系统。该信息处理系统被配置成基于伊辛模型的能量函数来计算包括约束条件的组合优化问题，所述伊辛模型的能量函数由成本项和对应于所述约束条件的约束项之和表示，所述信息处理系统包括：处理单元，其被配置成获得组合优化问题的问题信息，基于问题信息来计算在发生从满足约束条件的解到不满足约束条件的解的转变时成本项的变化量的期望值，基于期望值来确定约束项的系数，以及使用所确定的系数来输出能量函数的信息；以及搜索单元，其被配置成基于所输出的信息来搜索伊辛模型的基态。

6、根据实施方式的另一方面，提供了一种信息处理方法。该信息处理方法包括：通过使用伊辛模型的能量函数来计算包括约束条件的组合优化问题，所述伊辛模型的能量函数由成本项和对应于所述约束条件的约束项之和表示，该信息处理方法包括：获得组合优化问题的问题信息；基于问题信息来计算在发生从满足约束条件的解到不满足约束条件的解的转变时成本项的变化量的期望值；基于期望值来确定约束项的系数；使用所确定的系数来输出能量函数的信息；以及基于所输出的信息来搜索伊辛模型的基态。

7、根据实施方式的另一方面，提供了一种存储程序的非暂态计算机可读记录介质。所述程序使在信息处理系统中使用的计算机执行处理，所述信息处理系统基于伊辛模型的能量函数来计算包括约束条件的组合优化问题，所述伊辛模型的能量函数由成本项和对应于所述约束条件的约束项之和表示，所述处理包括：获得所述组合优化问题的问题信息；基于所述问题信息来计算在发生从满足所述约束条件的解到不满足所述约束条件的解的转变时所述成本项的变化量的期望值；基于所述期望值来确定所述约束项的系数；使用所确定的系数来将所述能量函数的信息输出至所述信息处理系统的搜索单元，所述搜索单元被配置成基于所输出的信息来搜索所述伊辛模型的基态。

8、发明的有利效果

9、在一个方面，实施方式可以减少确定约束系数所需的时间。

技术特征：

1.一种信息处理系统，其被配置成基于伊辛模型的能量函数来计算包括约束条件的组合优化问题，所述伊辛模型的能量函数由成本项和对应于所述约束条件的约束项之和表示，所述信息处理系统包括：

2.根据权利要求1所述的信息处理系统，其中，

3.根据权利要求1所述的信息处理系统，其中，

4.根据权利要求3所述的信息处理系统，其中，所述信息处理系统还被配置成重复处理，直到所述调整系数达到上限或下限，所述处理包括：

5.根据权利要求2所述的信息处理系统，其中，

6.一种由计算机实现的信息处理方法，所述信息处理方法通过使用伊辛模型的能量函数来计算包括约束条件的组合优化问题，所述伊辛模型的能量函数由成本项和对应于所述约束条件的约束项之和表示，所述信息处理方法包括：

7.一种存储程序的非暂态计算机可读记录介质，所述程序使在信息处理系统中使用的计算机执行处理，所述信息处理系统基于伊辛模型的能量函数来计算包括约束条件的组合优化问题，所述伊辛模型的能量函数由成本项和对应于所述约束条件的约束项之和表示，所述处理包括：

技术总结公开了信息处理系统、信息处理方法和存储程序的计算机可读记录介质。信息处理系统被配置成基于伊辛模型的能量函数来计算包括约束条件的组合优化问题，所述伊辛模型的能量函数由成本项和对应于所述约束条件的约束项之和表示，所述信息处理系统包括：处理单元，其被配置成获得组合优化问题的问题信息，基于问题信息来计算在发生从满足约束条件的解到不满足约束条件的解的转变时成本项的变化量的期望值，基于期望值来确定约束项的系数，以及使用所确定的系数来输出能量函数的信息；以及搜索单元，其被配置成基于所输出的信息来搜索伊辛模型的基态。技术研发人员：穴泽俊久,下川聪受保护的技术使用者：富士通株式会社技术研发日：技术公布日：2024/11/18