Hoe zou je boeken terugbrengen naar de juiste planken in een grote bibliotheek met zo min mogelijk lopen? Hoe bepaal je de kortste route voor een vrachtwagen die veel pakketten moet afleveren in meerdere steden? Dit zijn enkele voorbeelden van het "traveling salesman problem, " een soort "combinatorische optimalisatie" probleem, die vaak voorkomt in alledaagse situaties. Om het handelsreizigersprobleem op te lossen, wordt gezocht naar de meest efficiënte van alle mogelijke routes. Om dit gemakkelijk te doen, we hebben de hulp nodig van low-power, hoogwaardige kunstmatige intelligentie.

Om dit raadsel op te lossen, wetenschappers onderzoeken actief het gebruik van geïntegreerde schakelingen. Bij deze methode, elke staat in een handelsreizigersprobleem (bijvoorbeeld elke mogelijke route in de bestelwagen) wordt weergegeven door "spincellen, " elk met een van twee toestanden. Met behulp van een circuit dat de sterkte van de ene spinceltoestand boven een andere kan opslaan, de relatie tussen deze toestanden (of om onze analogie te gebruiken, de afstand tussen twee steden voor de bestelwagen) kan worden verkregen. Met behulp van een groot systeem met hetzelfde aantal spincellen en circuits als de componenten (of de steden en routes voor de bestelwagen) in het probleem, we kunnen de toestand identificeren die de minste energie vereist, of de route die de minste afstand aflegt, dus het oplossen van het handelsreizigersprobleem, of enig ander type combinatorisch optimalisatieprobleem.

Echter, een groot nadeel van de conventionele manier om geïntegreerde schakelingen te gebruiken, is dat het voorbewerking vereist, en het aantal componenten en de tijd die nodig zijn om de gegevens in te voeren, nemen toe naarmate de omvang van het probleem toeneemt. Om deze reden, deze technologie heeft alleen het handelsreizigersprobleem kunnen oplossen waarbij maximaal 16 staten betrokken waren, of steden.

Een groep onderzoekers onder leiding van professor Takayuki Kawahara van de afdeling Elektrotechniek van de Tokyo University of Science wilde dit probleem oplossen. Ze merkten op dat de interacties tussen elke spincel lineair zijn, die ervoor zorgde dat de spincellen alleen konden interageren met de cellen in de buurt ervan, het verlengen van de verwerkingstijd. "We besloten de cellen iets anders te rangschikken om ervoor te zorgen dat alle spincellen konden worden aangesloten, "Prof Kawahara legt uit.

Om dit te doen, ze rangschikten eerst de circuits in een tweedimensionale array, en de spincellen afzonderlijk in een eendimensionale opstelling. De circuits zouden dan de gegevens lezen en een aggregaat van deze gegevens werd gebruikt om de toestanden van de spincellen te veranderen. Dit zou betekenen dat het aantal benodigde spincellen en de tijd die nodig is voor verwerking drastisch worden verminderd.

De auteurs hebben hun bevindingen gepresenteerd op het IEEE 18th World Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics (SAMI 2020). "Onze nieuwe techniek vertegenwoordigt dus een volledig gekoppelde methode, " merkt prof. Kawahara op, "en heeft het potentieel om een ​​handelsreizigerprobleem op te lossen waarbij tot 22 steden betrokken zijn." De auteurs hebben goede hoop dat deze technologie in de toekomst zal worden toegepast als een krachtig systeem met lage stroomvereisten voor kantoorapparatuur en tabletterminals om gemakkelijk optimale oplossingen te vinden uit een groot aantal combinaties.