全く新しいアーキテクチャ「デジタルアニーラ」革新的なコンピューティング技術が切り拓く新しい未来とは?

富士通はデジタルアニーラ商用サービスを2018年5月15日に開始しました。富士通フォーラム2018のフロントセッション「デジタルアニーラが切り拓く新しい未来」では、カナダのトロント大学教授のアリ・シェイコレスラミ氏と1QB Information Technology(1QBit)最高経営責任者のアンドリュー・フルスマン氏が登壇。医療や都市交通、金融など人々の暮らしに密接に関わる様々な分野でデジタルアニーラの活用がどのように進められているのか、その最前線を紹介しました。
【富士通フォーラム 2018 フロントラインセッション レポート】

富士通株式会社
執行役員常務
吉澤 尚子

本セッションのモデレーターを務める富士通研究所取締役の堀江健志は、まずデジタルアニーラのビジネス責任者である富士通執行役員常務の吉澤尚子を紹介しました。

吉澤は「AIを加速する3つのテクノロジーとしてHPC、ディープラーニングとデジタルアニーラがあります」と切り出しました。富士通は、HPCの分野ではスーパーコンピュータ「京」の開発に携わり、現在はその後継機の開発を行っています。ディープラーニングに関しては専用プロセッサー(DLU)を2018年にリリースすると説明しました。「デジタルアニーラを含めた、3つの技術をすべて保有しているのは富士通だけであり、それぞれの要素が相互に関係してソリューションを構築していく」と説明しました。

汎用コンピューティングと次世代コンピューティングの架け橋となる「デジタルアニーラ」

次世代コンピューティングとして量子コンピュータの実用化が期待される中、世界中のビッグプレーヤーによる開発競争が激しさを増しています。しかし、現実社会の様々な課題解決が可能な量子コンピュータが実用化されるまでには、時間がかかると考えられています。

その中で富士通は量子現象に着想を得て設計されたデジタル回路を用いて「組合せ最適化問題」の解決に特化した全く新しいコンピュータ「デジタルアニーラ」を開発し、2018年5月15日にクラウドサービスの提供を開始しました。「組合せ最適化問題」は、創薬や金融、流通をはじめとした様々な業種において存在する課題であり、その解決には多くのビジネスチャンスがあると考えています。

量子現象に着想を得た、デジタル回路によるデジタルアニーラ

デジタルアニーラは既存の半導体技術で作られているため、特別な冷却装置を用いること無く常温で安定した動作を実現します。デジタルアニーラは、組合せ最適化問題に飛躍的な能力を発揮し、大規模な計算や、高い精度が求められる、実用レベルの様々な組合せ最適化問題を解くことができます。富士通グループでの社内実践では、生産現場の倉庫内の部品ピックアップ業務において、ピックアップのための移動を最適化し、20%の移動距離削減できました。さらに、倉庫内の部品位置の最適化を行うことによって、移動距離を45%まで削減することができます。

富士通ITプロダクツにおける社内実践例。工場内の動線を最適化し生産性向上
これまで計算に極めて時間のかかった「組合せ最適化問題」を高速に解決

デジタルアニーラの第1世代をまずはクラウドサービスとして提供開始します。2018年度第三四半期には、性能をさらに高めた第2世代のDAU(Digital Annealer UNIT)や、オンプレミスでの提供も予定しています。加えてDAUを並べた大規模並列処理技術を現在開発中です。これらの技術により、2019年度までに100万bit規模の問題に対応できるよう問題解決能力を飛躍的に高めます。

デジタルアニーラはまず1024bitの第1世代をクラウドサービスとして利用可能で、本年度中に最大8192bitのDAUが登場し、オンプレミス製品も登場

第2世代のDAUは精度・規模がさらに高まり、また金融など高い精度が必要な問題向けと、化学など大きな規模が必要な問題向けと、問題によって構成を切り替えることにより、適用領域が拡大すると考えています。

構成を切り替えることで適用領域を拡大

吉澤の説明を受けて、富士通研究所取締役の堀江健志は「デジタルアニーラはすでにお客様との検証が進んでおり、技術開発と共にクラウドサービス、テクニカルサービスがグローバルに順次展開され、社会課題に対して取り組みが進んでいます」とまとめました。

最適化問題の解決には1QBit社のソフトウェアとデジタルアニーラの組み合わせがベストソリューション

1QBiti Information Technologies
最高経営責任者
アンドリュー・フルスマン 氏

次に、堀江はデジタルアニーラをグローバルに展開するパートナーとして、量子コンピューティングソフトウェアのトップベンダーであるカナダ・1QBit社 最高経営責任者のアンドリュー・フルスマン氏を紹介しました。

富士通は量子コンピューティング向けソフトウェアベンダーのトップベンダーである、1QBit社とパートナーシップを締結しています。富士通は1QBit社との協業により、デジタルアニーラのサービス提供を行い、グローバルでビジネスを展開していきます。

1QBit社とのパートナーシップ

アンドリュー氏は、「このステージに250のライトを用意し、最適な配光の組み合わせを得るために全ての組み合わせを試すと、その組み合わせ数は2の250乗となり、観測可能な宇宙の原子数とほぼ同程度で、すべて試すためには理論上、宇宙の歴史よりも長い時間がかかる」とし、このような「組合せ最適化問題」をデジタルアニーラで解決する事例を紹介しました。

その1つが金融業界で、JPモルガンでは階層型の最小分数法によってリスクパリティのポートフォリオを構築しました。株価との組み合わせの相関関係を計算することによってリスクを20%削減できることが証明できました。

また、化学分野では、分子構造を数学的なグラフに落とし込むことで複数の分子の類似性を数値化して分析することができます。グラフ構造を分析することができるのがデジタルアニーラの強力な点で、将来はさらに複雑な分析が可能になります。
アンドリュー氏は「今後、処理能力が爆発的に急増し、富士通と1QBit社によって新しいコンピューティング革新を現実のものにしていきたい」とまとめました。

ここで堀江が「1QBit社は量子コンピューティングソフトウェアのトップベンダーだが、なぜ富士通とグローバルなパートナーシップを組むようになったのか?」と質問。アンドリュー氏は「富士通のデジタルアニーラは将来の量子コンピュータとの架け橋となっており、現時点では1QBit社のソフトウェアを動かすベストソリューションとなっているため」と答えました。