Algoritme baru Toshiba dengan cepat memberikan solusi yang sangat akurat untuk masalah yang kompleks
Machine

Algoritme baru Toshiba dengan cepat memberikan solusi yang sangat akurat untuk masalah yang kompleks


BSBM kira-kira 10x lebih cepat daripada aSBM dalam memecahkan masalah 2000-bit. Kredit: Toshiba Corporation

Toshiba Corporation dan Toshiba Digital Solutions Corporation (bersama-sama Toshiba), pemimpin industri dalam solusi untuk masalah pengoptimalan skala besar, hari ini mengumumkan Algoritma Bifurkasi Simulasi Balistik (bSB) dan Algoritme Bifurkasi Simulasi Diskrit (dSB), algoritme baru yang jauh melampaui kinerja dari Simulated Bifurcation Algorithm (SB) Toshiba sebelumnya. Algoritme baru akan diterapkan untuk menemukan solusi untuk masalah yang sangat kompleks di berbagai bidang seperti manajemen portofolio, pengembangan obat, dan manajemen logistik.

Diperkenalkan pada April 2019, SB sebelumnya membuat terobosan baru sebagai platform untuk menemukan solusi untuk masalah pengoptimalan kombinatorial, melampaui pendekatan lain dengan faktor 10. Toshiba kini telah memperluas pencapaian ini dengan dua algoritme baru yang menerapkan pendekatan inovatif, seperti kuasi. -quantum tunneling effect, untuk peningkatan kinerja, memungkinkan mereka memperoleh solusi optimal (solusi tepat) untuk masalah pengoptimalan kombinatorial skala besar yang menantang kemampuan pendahulunya. Diterapkan pada mesin 16-GPU, dSB dapat menemukan solusi yang hampir optimal dari masalah satu juta-bit, masalah kombinatorial berskala terbesar di dunia yang pernah dilaporkan dalam makalah ilmiah, dalam 30 menit — komputasi yang akan memakan waktu 14 bulan pada umumnya Komputer berbasis CPU. Hasil penelitian dipublikasikan di jurnal akademik online, Kemajuan Sains, pada tanggal 3 Februari.

Algoritma baru memiliki karakteristik yang berbeda. bSB dioptimalkan dan dinamai berdasarkan kecepatan operasi, dan menemukan solusi perkiraan yang baik dalam waktu singkat. Ini menghasilkan lebih sedikit kesalahan daripada Algoritma Bifurkasi Simulasi Adiabatik (aSB) yang dilaporkan sebelumnya, dan karenanya mengembalikan hasil yang lebih cepat dan lebih akurat. Diimplementasikan pada field programmable gate array (FPGA), dijuluki mesin bifurkasi simulasi balistik (bSBM), ia memperoleh solusi yang baik untuk masalah 2.000-bit kira-kira 10 kali lebih cepat dari mesin aSB sebelumnya (aSBM) (Gambar 1).

Algoritme baru Toshiba dengan cepat memberikan solusi yang sangat akurat untuk masalah yang kompleks

dSBM melakukan benchmark terhadap mesin lain untuk waktu komputasi guna mendapatkan solusi optimal untuk berbagai masalah. Kredit: Toshiba Corporation

dSB adalah algoritma dengan akurasi tinggi. Meskipun diimplementasikan di komputer klasik, namun tetap sampai pada solusi optimal lebih cepat daripada mesin kuantum saat ini. Namanya berasal dari penggantian variabel kontinu dengan variabel diskrit dalam persamaan gerak. Ini menunjukkan efek penerowongan kuasi-kuantum yang menerobos batas-batas pendekatan yang didasarkan pada mekanika klasik, mencapai solusi optimal dari masalah 2000-bit.

Toshiba telah mengimplementasikan dSB pada FPGA dan membangun mesin bifurkasi simulasi diskrit (dSBM) yang mencapai kecepatan lebih tinggi daripada mesin lain dalam hal waktu komputasi yang diperlukan untuk mendapatkan solusi optimal untuk berbagai masalah (Gambar 2).

Diterapkan pada mesin 16-GPU, dSBM memecahkan masalah satu juta-bit, masalah terbesar yang pernah dilaporkan dalam makalah ilmiah, dan mencapai solusi yang hampir optimal dalam 30 menit — 20.000 kali lebih cepat daripada mesin simulasi anil berbasis CPU, yang akan memakan waktu 14 bulan untuk melakukan penghitungan (Gambar 3).

Algoritme baru Toshiba dengan cepat memberikan solusi yang sangat akurat untuk masalah yang kompleks

Waktu komputasi untuk masalah satu juta-bit. Kredit: Toshiba Corporation

Dalam mengaplikasikan kedua algoritma tersebut pada permasalahan dunia nyata, Toshiba mengusulkan bSB untuk aplikasi yang membutuhkan respon segera, dan dSB untuk aplikasi yang membutuhkan akurasi tinggi, meskipun membutuhkan waktu yang sedikit lebih lama.

Toshiba mengharapkan algoritme baru ini menghadirkan efisiensi yang lebih tinggi untuk industri, bisnis, dan pengambilan keputusan yang kompleks dengan mengatasi masalah pengoptimalan kombinatorial di berbagai bidang termasuk portofolio investasi, pengembangan obat, dan perencanaan rute pengiriman.

Mengomentari algoritme, Hayato Goto, Kepala Ilmuwan Riset di Pusat Riset & Pengembangan Perusahaan Toshiba Corporation, berkata: “Kami menghadapi banyak masalah dunia nyata di mana kami harus menemukan solusi optimal di antara sejumlah besar pilihan, dan kami juga harus menangani ledakan kombinatorial, di mana jumlah pola kombinasi meningkat secara eksponensial seiring dengan peningkatan skala masalah. Inilah sebabnya penelitian tentang komputer tujuan khusus untuk pengoptimalan kombinatorial dilakukan di seluruh dunia. Tujuan kami adalah mengembangkan solusi perangkat lunak — algoritme yang dapat memecahkan masalah besar masalah pengoptimalan kombinatorial skala cepat dan akurat, dan berkontribusi pada realisasi efisiensi yang lebih tinggi. “

Toshiba akan menawarkan algoritme bifurkasi simulasi yang baru dikembangkan sebagai layanan cloud berbasis GPU dan sebagai versi lokal yang diimplementasikan pada FPGA dalam 2021.


Algoritme terobosan Toshiba mewujudkan pengoptimalan kombinatorial skala terbesar dan tercepat di dunia


Informasi lebih lanjut:
Hayato Goto et al, Optimasi kombinatorial berkinerja tinggi berdasarkan mekanika klasik, Kemajuan Sains (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abe7953

Disediakan oleh Toshiba Corporation

Kutipan: Algoritme baru Toshiba dengan cepat memberikan solusi yang sangat akurat untuk masalah kompleks (2021, 4 Februari) diambil 4 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-toshiba-algorithms-quickly-highly-accurate.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Result SGP