自動運転や無線通信など、刻々と状況が大きく変化する現実環境下で最適化を継続可能とする「量子インスパイアード最適化フレームワーク」を開発 -状況判断と自動調整を担うAIとの融合で、実システムへの適用を拡大-

2026-06-17 株式会社東芝

東芝は、無線通信、自動運転、ロボットなど、環境や条件が刻々と変化する実システム向けに、継続的な最適化を可能とする「量子インスパイアード最適化フレームワーク」を開発した。本技術は、同社の量子インスパイアード計算機「シミュレーテッド分岐マシン(SBM)」に、問題の特徴を解析する最適化制御AIとイジングモデル圧縮技術を統合したものである。最適化制御AIは問題規模や構造に応じてSBMのパラメータを自動調整し、さらにFPGA実装版とCPU実装版のSBMを適切に選択することで、高速かつ安定した最適化を実現する。また、イジングモデル内の重複データを圧縮し、展開せずに直接計算できる手法を導入することで、データ転送量と演算時間を削減し、システム全体の低遅延化を達成した。無線マルチホップネットワークのTDMAスケジューリング問題を対象とした評価では、従来のソフトウェア型MISソルバーより高速な処理性能を確認した。今後は無線通信、車載システム、ロボット制御などへの応用を進め、量子インスパイアード最適化技術の社会実装を加速する予定である。

自動運転や無線通信など、刻々と状況が大きく変化する現実環境下で最適化を継続可能とする「量子インスパイアード最適化フレームワーク」を開発 -状況判断と自動調整を担うAIとの融合で、実システムへの適用を拡大-
図: 今回開発した「量子インスパイアード最適化フレームワーク」

<関連情報>

機械学習支援によるイジングマシンを用いた動的に変化する問題に対する高速組み合わせ最適化 Machine learning-assisted high-speed combinatorial optimization with Ising machines for dynamically changing problems

Yohei Hamakawa,Tomoya Kashimata,Masaya Yamasaki & Kosuke Tatsumura
Nature Communications  Published:16 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-73725-6

Abstract

Quantum or quantum-inspired Ising machines have recently shown promise in solving combinatorial optimization problems in a short time. Real-world and practical applications, such as time division multiple access (TDMA) scheduling for wireless multi-hop networks, financial trading, and emerging in-vehicle systems, require solving those problems sequentially where the size and characteristics change dynamically. However, using Ising machines for practical deployment involves challenges to shorten system-wide latency due to the transfer of large Ising model or the cloud access and to determine the parameters for each problem. Here we show a combinatorial optimization method using embedded Ising machines, which enables solving diverse problems at high speed without runtime parameter tuning. We customize the algorithm and circuit architecture of the simulated bifurcation-based Ising machine to compress the Ising model and accelerate computation and then build a machine learning model to estimate appropriate parameters using extensive training data. In TDMA scheduling for wireless multi-hop networks, our demonstration shows that the sophisticated system can adapt to changes in the problem and has a speed advantage over conventional methods.

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