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公開番号2025131437
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024029192
出願日2024-02-28
発明の名称アルゴリズム選択プログラム、アルゴリズム選択方法および情報処理装置
出願人富士通株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G06N 10/60 20220101AFI20250902BHJP(計算;計数)
要約【課題】構造最適化にかかる時間を短縮すること。
【解決手段】情報処理装置は、計算を複数サイクル繰り返し実行する量子化学計算アルゴリズムを用いて分子の構造最適化の解を算出する場合に、対象分子について第1の量子化学計算アルゴリズムを実行し、サイクルごとの核勾配ノルムを算出する。情報処理装置は、核勾配ノルムが第1の閾値以上であるサイクルについては第1の量子化学計算アルゴリズムを実行する。情報処理装置は、核勾配ノルムが第1の閾値未満であるサイクルについては第1の量子化学計算アルゴリズムよりも実行時間が長い第2の量子化学計算アルゴリズムを実行する。
【選択図】図3A
特許請求の範囲【請求項１】
計算を複数サイクル繰り返し実行する量子化学計算アルゴリズムを用いて分子の構造最適化の解を算出する場合に、対象分子について第１の量子化学計算アルゴリズムを実行し、サイクルごとの核勾配ノルムを算出し、
前記核勾配ノルムが第１の閾値以上であるサイクルについては前記第１の量子化学計算アルゴリズムを実行し、
前記核勾配ノルムが前記第１の閾値未満であるサイクルについては前記第１の量子化学計算アルゴリズムよりも実行時間が長い第２の量子化学計算アルゴリズムを実行する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするアルゴリズム選択プログラム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記核勾配ノルムが前記第１の閾値未満かつ前記第２の閾値以上であるサイクルについては、前記第２の量子化学計算アルゴリズムを実行し、前記核勾配ノルムが前記第２の閾値未満であるサイクルについては前記第２の量子化学計算アルゴリズムよりも実行時間が長い第３の量子化学計算アルゴリズムを実行する処理を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１に記載のアルゴリズム選択プログラム。
【請求項３】
前記第２の量子化学計算アルゴリズムは、前記第１の量子化学計算アルゴリズムよりも精度が高いことを特徴とする請求項１に記載のアルゴリズム選択プログラム。
【請求項４】
前記第３の量子化学計算アルゴリズムは、前記第２の量子化学計算アルゴリズムよりも精度が高いことを特徴とする請求項２に記載のアルゴリズム選択プログラム。
【請求項５】
前記サイクルごとの核勾配ノルム、前記第１の閾値、前記第２の閾値を基にして、前記サイクルごとに実行する量子化学計算アルゴリズムを、前記第１の量子化学計算アルゴリズム、前記第２の量子化学計算アルゴリズム、または、前記第３の量子化学計算アルゴリズムから選択する処理を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項２に記載のアルゴリズム選択プログラム。
【請求項６】
計算を複数サイクル繰り返し実行する量子化学計算アルゴリズムを用いて分子の構造最適化の解を算出する場合に、対象分子について第１の量子化学計算アルゴリズムを実行し、サイクルごとの核勾配ノルムを算出し、
前記核勾配ノルムが第１の閾値以上であるサイクルについては前記第１の量子化学計算アルゴリズムを実行し、
前記核勾配ノルムが前記第１の閾値未満であるサイクルについては前記第１の量子化学計算アルゴリズムよりも実行時間が長い第２の量子化学計算アルゴリズムを実行する
処理をコンピュータが実行することを特徴とするアルゴリズム選択方法。
【請求項７】
計算を複数サイクル繰り返し実行する量子化学計算アルゴリズムを用いて分子の構造最適化の解を算出する場合に、対象分子について第１の量子化学計算アルゴリズムを実行し、サイクルごとの核勾配ノルムを算出し、
前記核勾配ノルムが第１の閾値以上であるサイクルについては前記第１の量子化学計算アルゴリズムを実行し、
前記核勾配ノルムが前記第１の閾値未満であるサイクルについては前記第１の量子化学計算アルゴリズムよりも実行時間が長い第２の量子化学計算アルゴリズムを実行する
処理を実行する制御部を有する情報処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルゴリズム選択プログラム等に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
分子の構造や性質を電子状態から解析する手法として、量子化学計算がある。量子化学計算では、対象分子のエネルギーを算出することが基本となる。分子のエネルギーを求めることで、様々な特性を把握することが可能となり、創薬や新材料の開発に利用できる。
【０００３】
量子化学計算で行われる代表的な処理として分子の構造最適化が挙げられる。構造最適化は、分子構造計算により、分子の安定構造を求めるものである。たとえば、構造最適化では、分子の構造を変えつつエネルギー計算と核勾配計算を繰り返し実行し、エネルギー差分や核勾配ノルムが閾値を下回ると収束する。
【０００４】
図１１は、分子構造最適化を説明するための図である。図１１では一例として水分子「H2O」を用いて説明する。グラフＧ１は、分子（水分子）の各構造における分子のエネルギーを示す。グラフＧ１の横軸は分子構造に対応する軸であり、縦軸は分子のエネルギーに対応する軸である。以下では、分子のエネルギーを適宜「エネルギー」と表記する。
【０００５】
構造最適化では、各原子に働く力のベクトルに応じて少しずつ原子の位置を変位させ、少しずつ構造を最適化していく。たとえば、分子の初期構造を、分子構造１－１とする。分子構造１－１およびエネルギーに対応するグラフＧ１上の位置を（１）とする。構造最適化により、分子構造１－１が、分子構造１－２に変更されると、分子構造およびエネルギーに対応するグラフＧ１上の位置が（２）となる。
【０００６】
続いて、構造最適化により、分子構造１－２が、分子構造１－３に変更されると、分子構造およびエネルギーに対応するグラフＧ１上の位置が（３）となる。分子構造１－３が、分子構造１－４に変更されると、分子構造およびエネルギーに対応するグラフＧ１上の位置が（４）となる。分子構造１－４が、分子構造１－５に変更されると、分子構造およびエネルギーに対応するグラフＧ１上の位置が（５）となる。
【０００７】
分子構造１－５において、エネルギーが最小値となり、最適化構造となる。
【０００８】
図１２は、サイクルの経過に伴うエネルギー差分および核勾配ノルムの関係を示す図である。グラフＧ２の横軸はサイクル（最適化サイクル）に対応する軸であり、縦軸は値（エネルギー差分の値、または、核勾配ノルムの値）に対応する。線Ｌ１は、サイクルとエネルギー差分との関係を示す。線Ｌ２は、サイクルと核勾配ノルムとの関係を示す。
【０００９】
たとえば、分子構造が更新されてから、更新後の分子構造のエネルギーおよび核勾配を計算するまでの処理が１サイクルとなる。以下では、ｎ回目のサイクルをサイクルｎと表記する。エネルギー差分は、前回のサイクルの分子構造のエネルギーと、今回のサイクルの分子構造のエネルギーとの差分を示す。核勾配ノルムは、核勾配の計算結果から得られる各原子に働くベクトルの和の長さである。エネルギー差分は、サイクル数２以上で計算可能である。核勾配ノルムは、サイクル数１以上で計算可能である。
【００１０】
図１２に示すグラフＧ２では、サイクル「６」において、エネルギー差分が閾値Ｔｈ
１
未満となり、核勾配ノルムが閾値Ｔｈ
２
未満となる。たとえば、サイクル「６」において、分子が最適化構造となり、最適化構造となるまでのサイクル数（最適化サイクル数）は「６」であることを示す。
（【００１１】以降は省略されています）

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