ABS3 Solverの使い方

ABS3 Solverを使用して式 f を解くには、以下の2つのステップで行います:

  1. 式 f に対して ABS3Solver オブジェクトを作成する。
  2. パラメータのdictを指定して search() メソッドを呼び出し、得られた解を取得する。

ABS3 Solverを使用したLABS問題の求解

以下のプログラムは、ABS3 Solverを使用して Low Autocorrelation Binary Sequence (LABS) 問題を解きます:

import pyqbpp as qbpp

size = 100
x = qbpp.var("x", size)
f = qbpp.expr()
for d in range(1, size):
    temp = qbpp.expr()
    for i in range(size - d):
        temp += (2 * x[i] - 1) * (2 * x[i + d] - 1)
    f += qbpp.sqr(temp)
f.simplify_as_binary()

solver = qbpp.ABS3Solver(f)
solver.callback(lambda energy, tts, event: print(f"TTS = {tts:.3f}s Energy = {energy}"))
sol = solver.search({"time_limit": 10.0})
bits = "".join("-" if sol(x[i]) == 0 else "+" for i in range(size))
print(f"{sol.energy}: {bits}")

このプログラムでは、式 f に対して ABS3Solver オブジェクトを作成しています。 callback() で新しい最良解が見つかったときにエネルギーとTTSを表示する関数を設定し、time_limit などの探索パラメータは search() にdictとして渡しています。

このプログラムは以下のような出力を生成します:

TTS = 0.002s Energy = 1218
TTS = 0.002s Energy = 1170
TTS = 0.002s Energy = 994
TTS = 0.015s Energy = 958
TTS = 0.018s Energy = 922
TTS = 0.034s Energy = 874
TTS = 4.364s Energy = 834
834: -+--+---++-++-+---++-++--+++--+-+-+++++----+++-+-+---++-+--+-----+--+----++----+-+--++++++---+------

ABS3 Solverオブジェクト

ABS3Solver オブジェクトは、与えられた式に対して作成されます。 省略可能な第2引数 gpu でGPUの使用を制御します:

  • ABS3Solver(f): 利用可能なすべてのGPUを自動的に使用します。GPUが利用できない場合は、CPUのみのモードにフォールバックします。
  • ABS3Solver(f, 0): CPUのみのモードを強制します（GPUは使用されません）。
  • ABS3Solver(f, n): n 個のGPUを使用します。

探索パラメータ

search(params) メソッドで探索を実行します。params dict には以下のキーを指定できます:

キー 型 説明
time_limit float 制限時間（秒）
target_energy int 早期終了のための目標エネルギー
enable_default_callback int（0 または 1） 新しい最良解が見つかったときにエネルギーとTTSを表示
cpu_enable int（0 または 1） GPUと並行してCPUソルバーを有効/無効にする（デフォルト: 1）
cpu_thread_count int CPUソルバーのスレッド数（デフォルト: 自動）
block_count int GPU当たりのCUDAブロック数
thread_count int CUDAブロック当たりのスレッド数
topk_sols int エネルギーが最良の top-K 解を収集
best_energy_sols int すべての最適解を収集（0 で無制限）

複数解の取得

topk_sols または best_energy_sols を設定すると、複数の解が収集されます。 返された Sol に対して sol.sols() を呼び出すことで、エネルギーの昇順にソートされた Sol オブジェクトのリストを取得できます。

solver = qbpp.ABS3Solver(f)
sol = solver.search({"topk_sols": 5})
for s in sol.sols():
    print(f"energy = {s.energy}")

カスタムコールバック

組み込みコールバック（enable_default_callback で有効化）は、新しい最良解が見つかるたびにエネルギーとTTSを表示するだけです。 より細かい制御が必要な場合は、callback(func) メソッドでカスタムコールバック関数を設定します。

callback(func) によるシンプルなコールバック

関数は3つの引数を受け取ります: energy（int）、tts（float）、event（string）。 event は以下のいずれかです:

イベント 説明
"start" search() の開始時に1回呼び出される
"best_updated" 新しい最良解が見つかるたびに呼び出される
"timer" 設定可能な間隔で定期的に呼び出される 
solver = qbpp.ABS3Solver(f)
solver.callback(lambda energy, tts, event: print(f"TTS = {tts:.3f}s Energy = {energy}"))
sol = solver.search({"time_limit": 10.0})

サブクラスによる高度なコールバック

timer() や hint() にアクセスするには、ABS3Solver をサブクラス化して callback() メソッド（引数なし）をオーバーライドします。 callback() 内では以下が利用可能です:

  • self.event — コールバックを発火したイベント（int: 0=Start, 1=BestUpdated, 2=Timer）
  • self.best_sol — 現在の最良 Sol オブジェクト（energy, tts, get(var) が利用可能）
  • self.timer(seconds) — 定期的な Timer コールバックの間隔を設定。0 でタイマーを無効化。
  • self.hint(sol) — ソルバーにヒント解を注入
class MyCallback(qbpp.ABS3Solver):
    def callback(self):
        if self.event == 0:       # Start
            self.timer(1.0)       # 1秒ごとのタイマーを有効化
        if self.event == 1:       # BestUpdated
            sol = self.best_sol
            print(f"TTS = {sol.tts:.3f}s Energy = {sol.energy}")

solver = MyCallback(f)
sol = solver.search({"time_limit": 10.0})

プロパティ

  • is_gpu: ソルバーがGPUアクセラレーションを使用している場合に True を返します。

プログラム例: CPUのみのモード

GPUなしでABS3 Solverを使用するには、第2引数に 0 を渡します:

solver = qbpp.ABS3Solver(f, 0)
sol = solver.search({"time_limit": 5.0, "target_energy": 0})
print(sol)

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Page last modified: 2026.04.04.