[發(fā)明專利]一種用于優(yōu)化光學伊辛機系統(tǒng)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110136832.6
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN113190080B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 劉潔;李振華;余思遠
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06E3/00
• 分類號: G06E3/00;G06N10/00;G02F1/39
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發(fā)明涉及一種用于優(yōu)化光學伊辛機系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：根據(jù)求解任務的需要和光學伊辛機系統(tǒng)的運行情況，在光學伊辛機系統(tǒng)設定需要的參數(shù)，并輸入至光學伊辛機系統(tǒng)的光學回路；對從伊辛機光學回路中提取的信號和參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理，并把處理后的信號反饋到伊辛機光學回路中；從伊辛機光學回路中輸出求解任務的運算結果，把伊辛哈密頓量映射到伊辛機的光學網(wǎng)絡上；利用伊辛機光學回路，通過對信號和參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)節(jié)點之間的耦合及節(jié)點自身的增益，其中節(jié)點的增益設置，根據(jù)每一個循環(huán)中，每一節(jié)點幅值與所有節(jié)點的平均幅值的差別，自適應地針對該節(jié)點施予不同的增益大小，而不同于大多數(shù)伊辛機中對所有節(jié)點采用同一的、固定的常數(shù)值。

技術領域

本發(fā)明涉及伊辛機領域，更具體地，涉及一種用于優(yōu)化光學伊辛機系統(tǒng)的方法。

背景技術

隨著人工智能、機器學習等概念和技術的興起，現(xiàn)實生活和科學研究中涉及到越來越多NP-Hard或NP-Compelte的組合優(yōu)化問題，其中很多問題都能歸化為伊辛問題，即求解由以給定權重相互連接的、取值僅可為+1或-1的N個節(jié)點{σ_i}組成的網(wǎng)絡系統(tǒng)的伊辛哈密頓量：

H(σ)＝-∑_{1≤i≤j≤N}J_ijσ_iσ_j

的最小值，及其對應的{σ_i}序列。目前主流的解決伊辛問題的方法主要有基于傳統(tǒng)電子計算機的模擬退火、Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡算法或基于光學伊辛機的自動尋優(yōu)方法。基于傳統(tǒng)的算法，當伊辛問題的規(guī)模較大，傳統(tǒng)電子計算機并不能高效并精確地求出問題的解。而光學伊辛機是一種基于外部泵浦使得光場出現(xiàn)振蕩的基本物理原理實現(xiàn)的用于求解伊辛問題的光學物理平臺。

在典型的伊辛機中，通過對光場的時分復用定義節(jié)點，以光場的相位、強度等信息代表節(jié)點狀態(tài)，并通過“測量-反饋”的方法對節(jié)點進行耦合，可以把一個特定的伊辛哈密頓量映射到光場網(wǎng)絡上。當光場的增益逐漸增大至恰好等于系統(tǒng)的最低損耗時，光場在光學反饋回路中可以出現(xiàn)并鎖定一種與光場相位、強度等性質(zhì)有關振蕩模式，反映了最低伊辛哈密頓量及其對應的節(jié)點狀態(tài)。但是在實際系統(tǒng)中，在固定的泵浦增益下，節(jié)點光場幅值在演化過長中呈現(xiàn)出的非均勻性與隨機性，導致伊辛哈密頓量對光學網(wǎng)絡的映射出現(xiàn)偏差，使得系統(tǒng)最終震蕩的狀態(tài)不是系統(tǒng)的最低能量模式，不能得到最優(yōu)的結果。這意味著，提升光場幅值的均衡性，是提升伊辛機的有效性和穩(wěn)定性重要的一環(huán)。

現(xiàn)有的技術中，中國發(fā)明專利CN112115407A公開了“伊辛機數(shù)據(jù)輸入設備以及將數(shù)據(jù)輸入至伊辛機的方法”，公開日為2020年12月22日，公開伊辛機數(shù)據(jù)輸入設備以及將數(shù)據(jù)輸入至伊辛機的方法，該設備包括轉換器，該轉換器執(zhí)行轉換處理以將不適于輸入至伊辛機的格式的輸入表達式轉換成適合的格式，該轉換器基于輸入表達式來創(chuàng)建輸入輸出數(shù)據(jù)對的數(shù)據(jù)集，通過將第一數(shù)據(jù)集子集擬合成適合的格式的示例性數(shù)學表達式的系數(shù)來導出數(shù)學表達式，并且使用不同于第一數(shù)據(jù)集子集的第二數(shù)據(jù)集子集來評估所導出的數(shù)學表達式是否滿足預設的質(zhì)量度量。該專利中當所導出的數(shù)學表達式被評估為滿足該度量時，所導出的數(shù)學表達式被輸入至伊辛機。當所導出的數(shù)學表達式被評估為不滿足該度量時，轉換器使用不同的輸入表達式來重復轉換處理，本申請對光學伊辛機系統(tǒng)進行了優(yōu)化，自適應地針對該節(jié)點施予不同的增益大小，而不同于大多數(shù)伊辛機中對所有節(jié)點采用同一的、固定的常數(shù)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有的大多數(shù)伊辛機對所有節(jié)點采用同一的、固定的常數(shù)值的技術缺陷，提供了一種用于優(yōu)化光學伊辛機系統(tǒng)的方法。

為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，采用的技術方案是：

一種用于優(yōu)化光學伊辛機系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

S1：根據(jù)求解任務的需要和光學伊辛機系統(tǒng)的運行情況，在光學伊辛機系統(tǒng)設定需要的參數(shù)，并輸入至光學伊辛機系統(tǒng)的光學回路；