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組合せ最適化問題を解くためのQUBO問題変換ツール「QUBO++」を無償公開

爲了解決組合最優化問題而開發的QUBO問題轉換工具「QUBO++」現已免費發佈

NTT數據 ·  12/22 23:00

2024年12月23日

NTT數據集團有限公司

株式會社NTT數據集團(以下簡稱NTT數據集團)與國立大學法人廣島大學(以下簡稱廣島大學)注1共同開發了適合於使用量子退火器和伊辛機求解組合優化問題的QUBO問題注2的C++編程工具「QUBO++」(以下簡稱本工具)。該工具將於2024年12月23日起,爲研究評估目的無償公開。本工具的使用可以減少QUBO問題轉換程序開發的勞動,同時由於對大規模組合優化問題能夠進行並行處理,從而縮短轉換時間,推動無縫開發解搜索程序。組合優化問題在物流、製造、金融、化學等多個領域的應用正在普遍展開,NTT數據集團創新中心注3的量子計算機/下一代架構實驗室注4也在積極推進將這些技術應用於實際業務。本工具有望進一步推動組合優化應用領域的拓展。

背景

近年來,許多企業都在加強對物流效率、能源管理和有效調度等「優化」的重視。解決從衆多選擇中找到最佳解的「組合優化問題」的努力不僅有助於降低成本、節省時間和解決人力不足等現場難題,更是在以最小的能量產生最大的效果的角度上,爲實現可持續社會的重要一環。
由於在使用量子退火器和伊辛機求解組合優化問題時,通常需要將其轉換爲QUBO問題,NTT數據集團與廣島大學共同開發的計算方法「ABS2」被無償公開用於QUBO問題的組合優化高效搜索的研究評估。然而,QUBO問題轉換程序的開發本身對於一般開發者來說難度較大且不易,同時,組合優化問題一旦規模巨大,轉換處理將需要耗費大量時間,這成爲推動ABS2有效運用的難題。爲了解決這一問題,NTT數據集團與廣島大學開發了用於將組合優化問題轉換爲QUBO問題並進行解搜索的C++編程工具「QUBO++」。

QUBO++的概述

QUBO++由C++實現,支持多線程的並行處理,因此可以實現對QUBO問題的快速轉換處理。
本工具將於2024年12月23日起,限於非商業和研究評估目的,免費公開。
可以從以下網頁下載。

此外,QUBO+++不僅具有QUBO問題轉換功能,還包含用於解決生成的QUBO問題的簡易求解器注5,它擁有簡單但相對較高的解搜索能力的「Easy Solver」,以及可以列舉所有最優解的小規模QUBO問題求解器「Exhaustive Solver」。除此之外,還具備由NTT數據集團與廣島高校聯合開發的基於GPU的求解器「ABS2」和用於調用通用數學優化求解器的API。因此,通過使用本工具,可以無縫開發出一個從組合優化問題的公式實現到QUBO問題的轉換,再到通過調用求解器進行解搜索的完整處理程序。

此外,NTT數據集團自2023年4月起,在創新中心提供先進技術導入支持服務注6,開始提供諮詢服務。這次的舉措是與廣島大學共同研究的成果。有關成果的技術細節可以在廣島大學的個股新聞中確認。

關於未來

NTT數據集團將利用本工具解決實際社會中存在的組合優化問題,同時推進工具本身的改進,旨在進一步提升高性能GPU求解器ABS2的性能。未來,除了在境外據點推出包括此次公開工具在內的量子計算機/下一代架構實驗室的服務外,還將全球協作,推動實現智能物流網絡及提升能源利用效率等社會課題的解決與驗證。

註釋

  • 注1與廣島高校大學院先進理工系科學研究科電腦系統研究室的中野浩嗣教授共同開發。
  • 注2QUBO(無約束二次二進制優化)問題是求多個取值爲0或1的二進制變量的二次表達式。
  • 注3NTT DATA在其中期經營規劃中提出的技術戰略,推動根據技術成熟度劃分的Emerging、Growth和Mainstream三個領域的活動。我們在2022年8月成立的創新中心中,實施Emerging和Growth領域的活動,識別量子計算機、數字人等5到10年後將成爲主流的先進技術,致力於與客戶共同進行研發,創造新的業務。通過與高校和初創企業的合作,力爭儘早收集各國領先的技術信息,實現世界一流的先進技術應用能力。
    參考:在全球設立了6個「Innovation Center」
大
注4量子計算機/下一代架構實驗室的服務開始
注5求解器指的是探索滿足指定各種條件的組合的功能。注6提供區塊鏈概念、數字孿生、量子退火的導入支持服務。
~在創新中心設立負責編務規模擴大的全球實驗室~

參考發佈

與廣島高校迄今爲止的合作情況的發佈如下。

  • 組合優化問題的計算方式「自適應批量搜索2」的GPU引擎免費公開
  • 在交通·物流領域等開發了解決傳統大規模排列組合優化問題的新方法
  • 通過數學優化實現了PCB加工的生產效率提升
  • 組合優化問題的計算方法「自適應批量搜索」的運行環境免費公開
  • 公開了最大限度利用GPU計算性能的組合優化問題的新解法
  • 文章中的商品ETF名稱、公司名和社區名是各自公司的商標或註冊商標。

本件的諮詢聯繫信息

NTT數據集團有限公司
創新技術部
創新中心
電子郵件:qcomputer@kits.nttdata.co.jp

譯文內容由第三人軟體翻譯。


以上內容僅用作資訊或教育之目的,不構成與富途相關的任何投資建議。富途竭力但無法保證上述全部內容的真實性、準確性和原創性。
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