通信・広告・金融などの分野で動的に変化する環境に対応する「量子インスパイアードリアルタイムブラックボックス最適化技術」を開発 -利用者や市場の状態を直接把握できない環境でも、状態変化にリアルタイムで追従しながら最適な制御を実現-

2026-09-04 株式会社東芝

利用者や市場の内部状態を直接把握できないうえ、時間とともに変化する環境に対して、リアルタイムで最適な制御を行う「量子インスパイアードリアルタイムブラックボックス最適化技術」を東芝が開発した。従来のブラックボックス最適化に、古い学習データを忘却するスライディングウィンドウ、代理モデルの自然忘却、探索を促す仕組みを導入し、動的環境への追従を可能にした。さらに、量子技術に由来する組合せ最適化計算機「シミュレーテッド分岐マシン(SBM)」を活用して試行錯誤を高速化。37基地局・各9通り、9^37通りという膨大な組合せの無線制御実験では、従来技術比で通信スループットを平均21%向上させ、平均38.5ミリ秒で制御条件を更新できた。無線通信のほか、広告配信やダイナミックプライシングなどへの応用が期待される。

通信・広告・金融などの分野で動的に変化する環境に対応する「量子インスパイアードリアルタイムブラックボックス最適化技術」を開発 -利用者や市場の状態を直接把握できない環境でも、状態変化にリアルタイムで追従しながら最適な制御を実現-
図1:今回開発した「量子インスパイアードリアルタイムブラックボックス最適化技術」

<関連情報>

組み込みイジングマシンを用いた動的離散環境向けリアルタイムブラックボックス最適化 Real-time black-box optimization for dynamic discrete environments using embedded Ising machines

Tomoya Kashimata,Yohei Hamakawa,Masaya Yamasaki & Kosuke Tatsumura
Nature Communications  Published:03 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-76069-3

Abstract

Many real-time systems require the optimization of discrete variables. Black-box optimization (BBO) algorithms and multi-armed bandit (MAB) algorithms perform optimization by repeatedly taking actions and observing the corresponding immediate rewards without any prior knowledge. Recently, a BBO method using an Ising machine has been proposed to find the best action represented by a combination of discrete values and maximize the immediate reward in static environments. By contrast, real-time systems operate in dynamic environments and necessitate MAB algorithms that maximize the average reward over repeated trials. Due to the enormous number of actions resulting from the combinatorial nature of discrete optimization, conventional MAB algorithms cannot effectively optimize actions for dynamic, discrete environments. Here, we show a heuristic method to maximize the average reward for dynamic discrete environments by extending the BBO method, in which an Ising machine efficiently explores actions while accounting for interactions between variables and environmental changes. We demonstrate the adaptability to dynamic environments of the proposed method in a wireless communication system with moving users.

1603情報システム・データ工学
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