Quadratic Unconstrained Binary Optimization (QUBO) is a combinatorial optimization to find an optimal binary solution vector that minimizes the energy value defined by a quadratic formula of binary variables in the vector. As many NP-hard problems can be reduced to QUBO problems, considerable research has gone into developing QUBO solvers running on various computing platforms such as quantum devices, ASICs, FPGAs, GPUs, and optical fibers. This paper presents a framework called Diverse Adaptive Bulk Search (DABS), which has the potential to find optimal solutions of many types of QUBO problems. Our DABS solver employs a genetic algorithm-based search algorithm featuring three diverse strategies: multiple search algorithms, multiple genetic operations, and multiple solution pools. During the execution of the solver, search algorithms and genetic operations that succeeded in finding good solutions are automatically selected to obtain better solutions. Moreover, search algorithms traverse between different solution pools to find good solutions. We have implemented our DABS solver to run on multiple GPUs. Experimental evaluations using eight NVIDIA A100 GPUs confirm that our DABS solver succeeds in finding optimal or potentially optimal solutions for three types of QUBO problems.


翻译:二次非约束二进制优化(QUBO)是一种组合优化问题,旨在寻找使由二进制变量构成的向量的二次公式的能量值最小化的最优二进制解向量。由于许多 NP 难问题可以归约为 QUBO 问题,因此已经进行了相当多的研究,以开发运行于各种计算平台(如量子设备、 ASIC、FPGA、GPU 和光导纤维)上的 QUBO 求解器。本文提出了一个名为 'Diverse Adaptive Bulk Search'(DABS)的框架,具有潜力用于发现许多类型的 QUBO 问题的最优解。我们的 DABS 求解器采用了基于遗传算法的搜索算法,具有三种不同的策略:多个搜索算法、多个遗传操作和多个解池。在求解器的执行过程中,自动选择成功找到好解的搜索算法和遗传操作以获得更好的解,且搜索算法在不同的解池之间进行遍历以找到好的解。我们已经实现了 DABS 求解器,以在多个 GPU 上运行。实验评估使用 8 个 NVIDIA A100 GPU,确认我们的 DABS 求解器能够成功地找到三种类型的 QUBO 问题的最优或潜在最优解。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
Artificial Intelligence: Ready to Ride the Wave? BCG 28页PPT
专知会员服务
26+阅读 · 2022年2月20日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
100+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【泡泡一分钟】RoomNet:端到端房屋布局估计
泡泡机器人SLAM
18+阅读 · 2018年12月4日
AI/ML/DNN硬件加速设计怎么入门?
StarryHeavensAbove
10+阅读 · 2018年12月4日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年11月16日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
12+阅读 · 2017年9月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月8日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月5日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月4日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【泡泡一分钟】RoomNet:端到端房屋布局估计
泡泡机器人SLAM
18+阅读 · 2018年12月4日
AI/ML/DNN硬件加速设计怎么入门?
StarryHeavensAbove
10+阅读 · 2018年12月4日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年11月16日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
12+阅读 · 2017年9月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员