アナログ回路網の電圧決定原理をアニーリングとして利用したイジング計算マシンの実現

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00508
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 4110:Information science, computer engineering, human informaticsand, applied informatics related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: YOSHIKAWA Hiroshi 北海道大学, 情報企画課, 特定専門職
• Project Period (FY): 2019
• Keywords: アナログ電子回路 / イジングモデル / 最適化問題 / 焼きなまし法

Outline of Final Research Achievements

近年、ディジタル回路やディジタルコンピュータを用いた手続き的な計算手法では効率よく解けない問題を、焼きなまし法(シミュレーテッドアニーリング)を用いて解く方法に注目が集まっている。本研究は、アナログ回路の電圧が自然に決定される原理を焼きなまし法に利用することで最適化問題を効率よく解けるのではないかと考え、イジングモデルをアナログ回路で表現する方法を考案した。また、実験用基板を作成して簡単な4色問題を解かせることでアナログ回路によって最適化問題が解けることを示した。

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アナログ回路は、接続方法や回路定数によって回路網の各電位を自然に決定する性質があり、これを焼きなまし法に応用することで、ディジタル回路では解くことの難しい最適化問題を効率よく解けることが期待される。また、アナログ回路は非同期で動作するという特徴があり、ディジタルによる同期回路に比べて原理的に高速化できる可能性がある。
これらの効果により計算機の性能向上や小型化などに寄与し、個人が手軽に利用できる最適化ソルバーなど日常生活で役に立つデバイスの実現も可能になると考える。
さらに、ディジタルとアナログのハイブリッドによる新しい計算手法の可能性を広げることができる。

Free Research Field

電子回路工学