本文中討論的實施方式涉及數據處理設備、程序和數據處理方法。

背景技術：

1、存在使用伊辛(ising)型評估函數的伊辛機，作為計算馮·諾依曼(von?neumann)計算機所不擅長的大規(guī)模離散優(yōu)化問題的設備。在使用伊辛機的情況下，組合優(yōu)化問題被轉換成表示磁性材料的自旋行為的伊辛模型。伊辛機通過諸如模擬退火法或副本交換法(也被稱為并行回火法等)的馬爾可夫鏈蒙特卡羅(markov?chain?monte?carlo)方法來搜索其中伊辛型評估函數的值被局部最小化的伊辛模型的狀態(tài)。在下文中，馬爾可夫鏈蒙特卡羅方法將被縮寫為mcmc方法。達到評估函數的局部最小值的最小值的狀態(tài)被視為最優(yōu)解。伊辛模型的狀態(tài)可以由多個二進制變量的值的組合來表示。作為二進制變量中的每一個的值，可以使用0或1。鑒于此，二進制變量可以被稱為比特。

2、例如，伊辛型評估函數由下面的表達式(1)定義。

3、[數學式1]

4、

5、右側的第一項通過在沒有遺漏也沒有重復的情況下針對伊辛模型的所有二進制變量的所有組合對兩個二進制變量的值(0或1)和權重值(也被稱為耦合系數)的乘積進行合并來獲得。以i為標識號的二進制變量由xi表示，以j為標識號的二進制變量由xj表示，以及指示以i和j為標識號的二進制變量之間的相關性大小的耦合系數由wij表示。右側的第二項通過計算各個標識號的偏差系數和二進制變量的乘積的總和來獲得。標識號＝i的偏置系數由bi表示。

6、此外，與xi的值的變化相關聯的評估函數的值的變化量(δei)由下面的表達式(2)表示。

7、[數學式2]

8、

9、在表達式(2)中，當xi從1改變?yōu)?時，δxi變?yōu)?1，并且當xi從0改變?yōu)?時，δxi變?yōu)?。注意，hi被稱為局部域，并且是指定δei的變量。δei是通過將hi乘以根據δxi的符號(+1或-1)獲得的。

10、例如，在δei小于基于隨機數和溫度參數的值獲得的噪聲值的情況下，伊辛機通過重復反轉xi的值和更新局部域的處理來搜索解。注意，可以通過改變評估函數的符號來搜索其中評估函數的值成為局部最大值的狀態(tài)。

11、由于可以并行執(zhí)行包括計算δei、確定是否反轉xi的值等的多個處理，因此可以對多個二進制變量進行并行試驗。

12、存在常規(guī)處理，其中在通過mcmc方法的處理的一次試驗中允許值變化(在下文中有時也被稱為轉換)的二進制變量的數量被設置為1(該常規(guī)處理將在下文中稱為單比特轉換處理)。然而，在單比特轉換處理中，當解擬合到局部解中時，很難從局部解中逃逸，并且在一些情況下搜索速度可能會下降。

13、因此，存在建議的處理，用于在發(fā)生多個比特的轉換的情況下，基于評估函數的值的變化量的計算結果來確定多個比特的轉換是否可能，并且在允許轉換的情況下導致多個比特的轉換。在下文中，這樣的處理將被稱為多比特轉換處理。通過多比特轉換處理，便于解從局部解逃逸，并且可以提高搜索速度。

14、日本公開特許公報第2020-021209號、2020-064536號和2021-165965號被公開為相關技術。

技術實現思路

1、技術問題

2、在常規(guī)的多比特轉換處理中，用于在發(fā)生多個比特的轉換的情況下計算評估函數的值的變化量的配置、用于傳播數據的配置等變得復雜。因此，難以通過并行試驗有效地評估多個比特的轉換。

3、在一方面中，實施方式旨在提供能夠有效評估多個比特的轉換的數據處理設備、程序和數據處理方法。

4、根據本實施方式的一方面，一種數據處理設備包括：第一保持電路，該第一保持電路保持多個變量組中的每個變量組的代表值，所述變量組由組合優(yōu)化問題的評估函數中包括的不同值或相等值的至少兩個二進制變量形成，并且代表值是至少兩個二進制變量中的一個的值；第一存儲器，該第一存儲器存儲多個第一耦合系數，所述多個第一耦合系數指示多個變量組中的變量組之間的相互作用的大小；第二保持電路，該第二保持電路保持第一局部域，該第一局部域要用于指定要由多個變量組中的每個變量組的代表值的變化引起的評估函數的值的第一變化量；變化量計算電路，該變化量計算電路使用第一局部域計算對于多個變量組中的每個變量組的第一變化量；選擇電路，該選擇電路基于對于多個變量組中的每個變量組計算的第一變化量，接受多個變量組中的一個變量組的代表值的變化；第一更新電路，該第一更新電路更新多個變量組中的、代表值的變化被接受的第一變量組的代表值；以及

5、第二更新電路，該第二更新電路使用基于第一變量組的第一標識號而從存儲在第一存儲器中的多個第一耦合系數中讀取的第二耦合系數來更新第一局部域。

6、本發(fā)明的有益效果

7、在一方面中，實施方式可以有效地評估多個比特的轉換。

技術特征：

1.一種數據處理設備，包括：

2.根據權利要求1所述的數據處理設備，還包括：

3.根據權利要求2所述的數據處理設備，還包括：

4.根據權利要求2所述的數據處理設備，還包括：

5.根據權利要求2所述的數據處理設備，其中，

6.根據權利要求2所述的數據處理設備，其中，

7.根據權利要求2所述的數據處理設備，其中，所述第一電路單元的一部分和所述第二電路單元的一部分被集成。

8.一種計算機可讀記錄介質，其存儲有數據處理程序，所述數據處理程序使計算機執(zhí)行以下處理：

9.一種數據處理方法，包括：

技術總結
公開了數據處理設備、程序及數據處理方法。設備包括：第一保持電路，保持每個變量組的代表值，變量組由組合優(yōu)化問題的評估函數中的至少兩個二進制變量形成，代表值是至少兩個二進制變量中的一個的值；第一存儲器，存儲第一耦合系數，其指示變量組之間的相互作用的大??；第二保持電路，保持第一局部域，其要用于指定由每個變量組的代表值的變化引起的評估函數的值的第一變化量；變化量計算電路，使用第一局部域計算對于每個變量組的第一變化量；選擇電路，基于第一變化量接受一個變量組的代表值的變化；第一更新電路，更新第一變量組的代表值；第二更新電路，使用基于第一變量組的第一標識號從第一耦合系數讀取的第二耦合系數更新第一局部域。

技術研發(fā)人員：渡部康弘,田村泰孝
受保護的技術使用者：富士通株式會社
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2