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公開番号2024046655
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-03
出願番号2024004379,2023527866
出願日2024-01-16,2022-06-07
発明の名称混合材料の生成方法
出願人株式会社レゾナック
代理人個人,個人
主分類G06N 99/00 20190101AFI20240327BHJP(計算;計数)
要約【課題】目標の物性値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題の最適解を、材料組成に含まれる材料の数により変動する材料組成探索方法を用いる混合材料の生成方法を提供すること。
【解決手段】イジングモデルを用いたアニーリング方式の計算装置と、目標の物性値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題をイジングモデルに変換して計算装置に解かせる材料組成探索装置とを有する情報処理システムによる混合材料の生成方法であって、少なくとも1つの物性の目標値の入力を受け付け、材料組成の組合せ最適化問題を定式化した数式をイジングモデルに変換し、イジングモデルを用いて目標値に漸近する材料組成の最適解を算出し、最適解を出力する。数式は、目標値に漸近する材料組成のうち、材料組成に含まれる材料の数が多いほど最適解として算出されにくく、材料組成に含まれる材料の数が少ないほど最適解として算出されやすくなるように定式化されている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項1】
イジングモデルを用いたアニーリング方式の計算装置と、目標の物性値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題をイジングモデルに変換して前記計算装置に解かせる材料組成探索装置と、を有する情報処理システムが、
少なくとも1つの物性の目標値の入力を受け付ける入力受付ステップと、
物性値が既知の材料の混合材料から前記目標値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題を定式化した数式を、前記計算装置が利用可能なデータ形式の前記イジングモデルに変換する変換ステップと、
前記イジングモデルを用いて、前記目標値に漸近する材料組成の最適解を算出する最適解算出ステップと、
算出した前記目標値に漸近する材料組成の最適解を出力する出力制御ステップと、
を実行し、
前記数式は、
前記目標値に漸近する材料組成のうち、前記材料組成に含まれる材料の数が多いほど前記最適解として算出されにくく、前記材料組成に含まれる材料の数が少ないほど前記最適解として算出されやすくなるように定式化されていることを特徴とする材料組成探索方法を用いて出力した、前記目標値に漸近する材料組成の最適解を指定して混合材料を生成する混合材料の生成方法。
続きを表示(約 1,400 文字)【請求項2】
イジングモデルを用いたアニーリング方式の計算装置と通信ネットワークを介して接続されており、目標の物性値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題をイジングモデルに変換し、前記計算装置に解かせる材料組成探索装置が、
少なくとも1つの物性の目標値の入力を受け付ける入力受付ステップと、
物性値が既知の材料の混合材料から前記目標値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題を定式化した数式を、前記計算装置が利用可能なデータ形式の前記イジングモデルに変換する変換ステップと、
変換された前記イジングモデルを前記計算装置に送信して、前記計算装置が算出した前記目標値に漸近する材料組成の最適解を前記計算装置から受信する連携ステップと、
受信した前記目標値に漸近する材料組成の最適解を出力する出力制御ステップと、
を実行し、
前記数式は、
前記目標値に漸近する材料組成のうち、前記材料組成に含まれる材料の数が多いほど前記最適解として算出されにくく、前記材料組成に含まれる材料の数が少ないほど前記最適解として算出されやすくなるように定式化されていることを特徴とする材料組成探索方法を用いて出力した、前記目標値に漸近する材料組成の最適解を指定して混合材料を生成する混合材料の生成方法。
【請求項3】
前記数式は、
前記混合材料の物性値が前記目標値に近いほど前記最適解として算出されやすく、前記混合材料の物性値が前記目標値から遠いほど前記最適解として算出されにくくなるように値を出力するコスト関数と、
前記混合材料に含まれる材料の比率の合計が100%にならない場合に前記最適解として算出されないように値を出力する第1制約条件と、
前記混合材料に含まれる材料の数が少ないほど前記最適解として算出されやすく、前記混合材料に含まれる材料の数が多いほど前記最適解として算出されにくくなるように値を出力する第2制約条件と、
を含むエネルギー関数により、前記目標値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題を定式化されていること
を特徴とする請求項1又は2記載の混合材料の生成方法。
【請求項4】
前記数式は、下記の式(1)である請求項1又は2記載の混合材料の生成方法。
TIFF
2024046655000008.tif
38
169
ただし、前記式(1)において、
前記Lは、最適化する物性の数であり、
前記Nは、物性値が既知の材料の数であり、
前記D
k,i
は、材料iの最適化したいk番目の物性の物性値であり、
前記r
i
は、材料iの混合比(構成割合)をバイナリー法で表現した下記の式(2)であり、
TIFF
2024046655000009.tif
36
169
前記D
k,0
は、混合材料の最適化したいk番目の物性の目標値であり、
前記n
i,j
は、材料iの混合比をバイナリー法で表現した場合の「0」又は「1」の数字であり、
前記c
j
は、材料iの混合比をバイナリー法で表現した場合の係数であり、
前記α
k
、β、γは、重み定数である。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、混合材料の生成方法に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)【背景技術】
【0002】
例えば、最適な物性を持つ材料組成の探索など、様々な要素の組合せの中から最適な組合せを選択する組合せ最適化問題が存在する。組合せ最適化問題は、要素の数が増えると組合せの数が爆発的に増えるため、現実的な時間内に解けないこともある。例えば100種類の材料を1%刻みで組み合わせて混合材料を生成する場合、組合せの数は5×10
58
となる。
【0003】
このような組合せ最適化問題を解くことに特化したアーキテクチャとして、イジングモデルを用いたアニーリングマシンが提案されている。アニーリングマシンは、イジングモデルに変換された組合せ最適化問題を効率良く解くことができる。
【0004】
従来、組合せ最適化問題に特化した計算機アーキテクチャを用いて、混合冷媒の熱物性を最適化する技術が知られている(例えば非特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
「デジタルアニーラを用いた混合冷媒の熱物性最適化」、No.19-303日本機械学会熱工学コンファレンス2019講演論文集[2019.10.12-13,名古屋]
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
例えばアニーリングマシンで目標の物性値に漸近(近似)する材料組成の組合せ最適化問題を解いた場合は、目標の物性値に漸近する混合材料の組成(混合材料に含まれる材料と、その材料の比率)を結果として得られる。しかしながら、結果として得られる混合材料の組成は目標の物性値に漸近していたとしても、混合材料に含まれる材料の数が多いなど、実務的に扱いにくい場合があった。
【0007】
本開示は、目標の物性値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題の最適解を、材料組成に含まれる材料の数により変動する材料組成探索方法を用いる混合材料の生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示は、以下に示す構成を備える。
【0009】
[1] イジングモデルを用いたアニーリング方式の計算装置と、目標の物性値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題をイジングモデルに変換して前記計算装置に解かせる材料組成探索装置と、を有する情報処理システムであって、
少なくとも1つの物性の目標値の入力を受け付ける入力受付部と、
物性値が既知の材料の混合材料から前記目標値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題を定式化した数式を、前記計算装置が利用可能なデータ形式の前記イジングモデルに変換する変換部と、
前記イジングモデルを用いて、前記目標値に漸近する材料組成の最適解を算出する最適解算出部と、
算出した前記目標値に漸近する材料組成の最適解を出力する出力制御部と、
を有し、
前記数式は、
前記目標値に漸近する材料組成のうち、前記材料組成に含まれる材料の数が多いほど前記最適解として算出されにくく、前記材料組成に含まれる材料の数が少ないほど前記最適解として算出されやすくなるように定式化されていること
を特徴とする情報処理システム。
【0010】
[2] 前記数式は、
前記混合材料の物性値が前記目標値に近いほど前記最適解として算出されやすく、前記混合材料の物性値が前記目標値から遠いほど前記最適解として算出されにくくなるように値を出力するコスト関数と、
前記混合材料に含まれる材料の比率の合計が100%にならない場合に前記最適解として算出されないように値を出力する第1制約条件と、
前記混合材料に含まれる材料の数が少ないほど前記最適解として算出されやすく、前記混合材料に含まれる材料の数が多いほど前記最適解として算出されにくくなるように値を出力する第2制約条件と、
を含むエネルギー関数により、前記目標値に漸近する材料組成の組合せ最適化問題を定式化されていること
を特徴とする[1]記載の情報処理システム。
(【0011】以降は省略されています)

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