Các vấn đề tối ưu hóa tổ hợp (COPS) nằm trong các lĩnh vực khác nhau như lập lịch thay đổi, định tuyến giao thông và phát triển thuốc Tuy nhiên, họ được thử thách để giải quyết bằng cách sử dụng máy tính truyền thống trong khung thời gian thực tế Ngoài ra, bộ xử lý ủ (APS), là phần cứng chuyên dụng để giải quyết cảnh sát, đã thu hút được sự chú ý đáng kể Chúng dựa trên mô hình ISING, trong đó các biến COP được trình bày dưới dạng các spin từ tính và các ràng buộc như các tương tác giữa các spin Các giải pháp thu được bằng cách tìm trạng thái spin giúp giảm thiểu năng lượng của hệ thống

Có hai loại mô hình Ising, mô hình kết hợp thưa thớt và mô hình kết hợp hoàn toàn Các mô hình kết hợp thưa thớt cung cấp khả năng mở rộng cao bằng cách cho phép nhiều vòng quay hơn nhưng yêu cầu cảnh sát được chuyển đổi để phù hợp với mô hình Mặt khác, các mô hình kết hợp đầy đủ cho phép bất kỳ cảnh sát nào được ánh xạ trực tiếp mà không cần biến đổi, khiến chúng rất mong muốn Tuy nhiên, chúng bị giới hạn về công suất (số lượng spin) và độ chính xác (chiều rộng bit tương tác) Mặc dù các nghiên cứu trước đây đã triển khai các mô hình phát triển đầy đủ bằng cách sử dụng cấu trúc có thể mở rộng có thể tăng công suất bằng cách sử dụng các mạch tích hợp (ASIC) dành riêng cho ứng dụng, nhưng độ rộng bit tương tác của chúng là cố định, khiến một số cảnh sát khó giải quyết

Trong một nghiên cứu đột phá, một nhóm nghiên cứu từ Nhật Bản, do Giáo sư Takayuki Kawahara dẫn đầu từ Khoa Kỹ thuật Điện tại Đại tỷ lệ kèo góc nhà cái Khoa tỷ lệ kèo góc nhà cái Tokyo, Nhật Bản, đã phát triển một hệ thống xử lý ủ có thể mở rộng kép sáng tạo (DSAPS) có thể dễ dàng mở rộng cả hai công suất và chính xác Nghiên cứu của họ đã được công bố trực tuyến trên tạp chíAccess IEEEVào ngày 21 tháng 3 năm 2025 và được xuất bản trong Tập 13 vào ngày 31 tháng 3 năm 2025 và được trình bày tại Hội nghị quốc tế năm 2024 về vi điện tử

DSAPS đạt được khả năng mở rộng kép bằng cách thao tác ∆EKhối, chịu trách nhiệm tính toán năng lượng của hệ thống, sử dụng hai cấu trúc tức là, cấu trúc công suất cao thông thường và cấu trúc chính xác cao mới Mỗi ∆EKhối tương đương với chip tích hợp quy mô lớn (LSI) trên bảng AP dựa trên CMOS và bao gồm ma trận tương tác và các spin Cấu trúc công suất cao chia mỗi tảEKhối thành các khối phụ nhỏ hơn được tính riêng và sau đó được thêm vào với nhau bởi một khối điều khiển trên bảng AP Điều này cho phép số lượng spin được tăng lên bằng cách chia nhỏ ∆EBlock thành nhiều khối phụ

Cấu trúc chính xác cao cho phép nhiều ∆EKhối, với cùng số spin và tương tác, được tính toán ở các mức bit khác nhau Khối điều khiển sau đó kết hợp các tính toán của họ bằng cách thực hiện các dịch chuyển bit, dẫn đến chiều rộng bit tương tác tổng thể cao hơn Ví dụ: một hệ thống với bốn ∆EKhối hoạt động ở các mức bit khác nhau với một khối điều khiển duy nhất có thể xử lý bốn lần chiều rộng bit tương tác ban đầu

"DSAPS là một hệ thống cách mạng cho phép mở rộng đơn giản số lượng spin và chiều rộng bit tương tác bằng cách kiểm soát nhiều chip LSI giống hệt nhau với một khối điều khiển mảng cổng lập trình trường duy nhất,"Nổi bật với Giáo sư Kawahara"Ngoài ra, hệ thống này có thể được sử dụng cho cả hai mô hình ISing được ghép đôi và được ghép hoàn toàn"

Để chứng minh thực tiễn của hệ thống, các nhà nghiên cứu đã thực hiện hai cấu hình DSAPS trên bảng CMOS-AP bằng cách sử dụng các luồng spin: một với 2048 spin, với các tương tác 10 bit và bốn luồng và một lần khác với 1024 spin, 37 bit tương tác và hai luồng Đây là một cải tiến đáng kể so với ASICS, thường có độ rộng bit tương tác chỉ từ 4 đến 8 bit

Kiểm tra xác thực về các vấn đề cắt tối đa cho thấy cả hai DSAP đều đạt được trên 99 & Percnt; Độ chính xác so với kết quả lý thuyết nổi tiếng nhất Tuy nhiên, trong vấn đề ba lô 0-1, các DSAP với tương tác 10 bit cho thấy sự khởi hành trung bình lớn là 99 & percnt ;, trong khi cấu hình 37 bit cho thấy sự khởi hành trung bình thấp hơn nhiều chỉ là 0,73 & percnt ;, gần với các mô phỏng dựa trên CPU Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc chọn cấu hình DSAPS phù hợp với các đặc điểm của cảnh sát đích

"Hệ thống này sẽ chứng minh quan trọng trong việc phát triển các AP có thể mở rộng để giải quyết cảnh sát trong thế giới thực phức tạp,"Nhận xét Giáo sư Kawahara"Bộ phận của chúng tôi đã thúc đẩy nghiên cứu về việc triển khai LSI của các máy ISing kết hợp đầy đủ trong 10 năm qua Bắt đầu từ năm 2025, hệ thống này sẽ được kết hợp như một trong những thí nghiệm của sinh viên cho tất cả các sinh viên năm thứ ba, tăng cường giáo dục thiết kế bán dẫn"

Nhìn chung, nghiên cứu này đánh dấu một bước tiến đáng kể cho sự phát triển của các máy ISING có thể mở rộng, có tính chính xác cao, với các ứng dụng đầy hứa hẹn trong các lĩnh vực khác nhau

Tiêu đề hình ảnh:Hệ thống xử lý ủ có thể mở rộng kép được đề xuất
Chú thích hình ảnh:Hệ thống được đề xuất cho phép mở rộng đơn giản số lượng spin và chiều rộng bit tương tác bằng nhiều chip LSI giống hệt nhau, dẫn đến các giải pháp chính xác và hiệu quả hơn cho các vấn đề tối ưu hóa kết hợp
Tín dụng hình ảnh:Takayuki Kawahara từ Đại tỷ lệ kèo góc nhà cái Khoa tỷ lệ kèo góc nhà cái Tokyo, Nhật Bản
Loại giấy phép:Nội dung gốc
Hạn chế sử dụng:Không thể được sử dụng lại mà không được phép

Về Đại tỷ lệ kèo góc nhà cái Khoa tỷ lệ kèo góc nhà cái Tokyo

tỷ lệ kèo góc nhà cái góc nhà cái góc nhà cái Đại học Khoa(TUS) là một trường đại tỷ lệ kèo góc nhà cái nổi tiếng và được tôn trọng, và là trường đại tỷ lệ kèo góc nhà cái nghiên cứu tư nhân khoa tỷ lệ kèo góc nhà cái lớn nhất ở Nhật Bản, với bốn cơ sở ở trung tâm Tokyo và vùng ngoại ô của nó và ở Hokkaido Được thành lập vào năm 1881, trường đại tỷ lệ kèo góc nhà cái đã liên tục đóng góp cho sự phát triển của Nhật Bản trong khoa tỷ lệ kèo góc nhà cái thông qua việc khắc sâu tình yêu đối với khoa tỷ lệ kèo góc nhà cái trong các nhà nghiên cứu, kỹ thuật viên và nhà giáo dục

Với sứ mệnh "tạo ra khoa tỷ lệ kèo góc nhà cái và công nghệ cho sự phát triển hài hòa của thiên nhiên, con người và xã hội", TUS đã thực hiện một loạt các nghiên cứu từ khoa tỷ lệ kèo góc nhà cái cơ bản đến ứng dụng TUS đã chấp nhận một cách tiếp cận đa ngành để nghiên cứu và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu trong một số lĩnh vực quan trọng nhất hiện nay TUS là một công đức nơi tốt nhất trong khoa tỷ lệ kèo góc nhà cái được công nhận và chăm sóc Đây là trường đại tỷ lệ kèo góc nhà cái tư duy nhất ở Nhật Bản đã sản xuất một người chiến thắng giải thưởng Nobel và là trường đại tỷ lệ kèo góc nhà cái tư duy nhất ở châu Á sản xuất những người chiến thắng giải thưởng Nobel trong lĩnh vực Khoa tỷ lệ kèo góc nhà cái Tự nhiên