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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024067991
(43)【公開日】2024-05-17
(54)【発明の名称】情報処理プログラム、情報処理装置、および情報処理方法
(51)【国際特許分類】
G16C 10/00 20190101AFI20240510BHJP
G06Q 99/00 20060101ALI20240510BHJP
【ＦＩ】
G16C10/00
G06Q99/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022178465
(22)【出願日】2022-11-07
(71)【出願人】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】今村 智史
【テーマコード（参考）】
5L049
5L050
【Ｆターム（参考）】
5L049DD02
5L050DD02
(57)【要約】 （修正有）
【課題】規定された時間内で実行可能な量子化学計算アルゴリズムをより容易に決定する情報処理プログラムを提供する。
【解決手段】情報処理装置が実行する情報処理プログラムは、入力データとして入力された分子情報に含まれる基底関数および分子の種類から基底関数の数を取得することと、量子化学計算に利用可能な各アルゴリズムの実行時間を、予め構築された単回帰モデルを用いて予測して決定することと、評価範囲及び時間制約を入力として線形計画問題を解き、ＰＥＳ又はＰＥＣ上の各点のポテンシャルエネルギーを求めるアルゴリズムを決定することと、決定したアルゴリズムを用いて、ＰＥＳ又はＰＥＣ上の各点のポテンシャルエネルギーを算出することと、算出したポテンシャルエネルギーに基づいて、ＰＥＳ又はＰＥＣをプロットすることと、を実行する。
【選択図】図７
【解決手段】情報処理装置が実行する情報処理プログラムは、入力データとして入力された分子情報に含まれる基底関数および分子の種類から基底関数の数を取得することと、量子化学計算に利用可能な各アルゴリズムの実行時間を、予め構築された単回帰モデルを用いて予測して決定することと、評価範囲及び時間制約を入力として線形計画問題を解き、ＰＥＳ又はＰＥＣ上の各点のポテンシャルエネルギーを求めるアルゴリズムを決定することと、決定したアルゴリズムを用いて、ＰＥＳ又はＰＥＣ上の各点のポテンシャルエネルギーを算出することと、算出したポテンシャルエネルギーに基づいて、ＰＥＳ又はＰＥＣをプロットすることと、を実行する。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
【請求項2】
前記アルゴリズムごとに、精度に対応する値を決定し、
前記第１の組み合わせのうち、前記精度に対応する値が最も高い組み合わせを決定する
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
前記第１の組み合わせのうち、前記精度に対応する値が最も高い組み合わせを決定する
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
【請求項3】
決定された前記第１の組み合わせに基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算を実行して前記対象分子のポテンシャルエネルギーを算出する
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
【請求項4】
前記実行時間を決定する処理は、
用いる前記アルゴリズムごとに、ベンチマークとなる分子の基底関数の数を変化させて前記実行時間を測定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、単回帰分析を用いて精度の指標となる回帰係数および定数項を決定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、決定された前記回帰係数および前記定数項に基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算の前記実行時間を予測して決定する
処理を含むことを特徴とする請求項２に記載の情報処理プログラム。
用いる前記アルゴリズムごとに、ベンチマークとなる分子の基底関数の数を変化させて前記実行時間を測定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、単回帰分析を用いて精度の指標となる回帰係数および定数項を決定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、決定された前記回帰係数および前記定数項に基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算の前記実行時間を予測して決定する
処理を含むことを特徴とする請求項２に記載の情報処理プログラム。
【請求項5】
前記第１の組み合わせを決定する処理は、
決定された前記実行時間に基づいて、ポテンシャルエネルギー曲面または曲線上の指定された点ごとに、指定された前記時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムを決定することで、前記第１の組み合わせを決定する
処理を含むことを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
決定された前記実行時間に基づいて、ポテンシャルエネルギー曲面または曲線上の指定された点ごとに、指定された前記時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムを決定することで、前記第１の組み合わせを決定する
処理を含むことを特徴とする請求項１に記載の情報処理プログラム。
【請求項6】
１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理を実行する制御部を備えたことを特徴とする情報処理装置。
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理を実行する制御部を備えたことを特徴とする情報処理装置。
【請求項7】
１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理をコンピュータが実行することを特徴とする情報処理方法。
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理をコンピュータが実行することを特徴とする情報処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、大規模系向けの量子化学計算アルゴリズム自動選択技術に関する。
【背景技術】
【0002】
分子軌道構成の元となる関数である基底関数、および分子の種類とから系のエネルギーを求めることで分子の特性を把握できる。分子特性の把握は、創薬や新材料の発見などに役に立つため、系のエネルギー(ポテンシャルエネルギー)を求める量子化学計算の重要性は高い。
【0003】
系の特性を分析するために、例えば、分子構造を変化させながら対象系のエネルギーをプロットし、ポテンシャルエネルギー曲面（ＰＥＳ：Potential Energy Surface）を構築する方法がある。なお、ＰＥＳは、パラメータが単一の場合は、ポテンシャルエネルギー曲線（ＰＥＣ：Potential Energy Curve）と呼ばれる場合もある。ＰＥＳまたはＰＥＣから分子の特性が把握可能である。また、系のエネルギーを算出するためのアルゴリズムは数多くあり、専門家が対象分子などによって適切なアルゴリズムを選択している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１２－０３２９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、系のエネルギーを算出するためのアルゴリズムの選択は容易でない。例えば、高精度でのエネルギー算出が要求される一方、対象系の規模増大に伴い、精度とトレードオフとなる実行時間は現実的な時間制約が課せられる。そのため、実行可能かつ高精度なアルゴリズムの選択は、困難な場合がある。
【0006】
１つの側面では、規定された時間内で実行可能な量子化学計算アルゴリズムをより容易に決定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
１つの態様において、情報処理プログラムは、１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、用いるアルゴリズムごとに、実行時間を決定し、決定された実行時間に基づいて、指定された時間内で量子化学計算が実行できるアルゴリズムの第１の組み合わせを決定する処理をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【0008】
１つの側面では、規定された時間内で実行可能な量子化学計算アルゴリズムをより容易に決定できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本実施形態にかかる情報処理プログラム、情報処理装置、および情報処理方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本実施形態が限定されるものではない。また、各実施例は、矛盾のない範囲内で適宜組み合わせることができる。
【0011】
まず、本実施形態の対象となる量子化学計算について説明する。図１は、量子化学計算の一例について説明するための図である。図１のグラフは、横軸を原子間距離、縦軸を基底エネルギー、対象分子を水素分子として、水素分子のポテンシャルエネルギー曲線（ＰＥＣ）を示すものである。図１に示すように、量子化学計算では、原子間距離を変化させて複数点の基底エネルギーを求め、線で結ぶことによりＰＥＣを求めることができる。これにより、対象分子の分子特性が把握可能である。例えば、図１に示すように、ＰＥＣの極大点では、原子同士が離れた状態である遷移状態を示す。一方、ＰＥＣの極小点では、原子同士が結合し、対象分子が生成された安定状態を示す。このように、対象分子のエネルギーを求めることで対象分子の特性を把握できる。なお、図１ではＰＥＣを例として説明したが、ポテンシャルエネルギー曲面（ＰＥＳ）も同様に、対象分子のエネルギーを求めることで対象分子の特性を把握できる。
【0012】
しかしながら、対象分子のエネルギーを算出するためのアルゴリズムは数多くある。図２は、エネルギー算出のための様々なアルゴリズムの一例を示す図である。図２に示すように、対象分子のエネルギーを算出するためのアルゴリズムには、例えば、ＤＦＴ（Density Functional Theory：密度汎関数理論）法、ＭＰ２（Moller-Plesset摂動）法、ＣＣＳＤ（１電子および２電子クラスター展開）法などがある。図２に示すようなアルゴリズムによって対象分子のエネルギーを算出できるが、図２に示すように、アルゴリズムによって計算コストや精度が異なる。また、エネルギー算出の計算コストと精度とはトレードオフの関係にある。そのため、本実施形態では、現実的な時間制約で実行可能かつ、より高精度なアルゴリズムを選択する。
【0013】
（情報処理装置１０の機能構成）
次に、本実施形態の動作主体となる情報処理装置１０の機能構成について説明する。図３は、本実施形態にかかる情報処理装置１０の構成例を示す図である。図３に示す情報処理装置１０は、例えば、サーバコンピュータ、またはデスクトップＰＣ（Personal Computer）やノートＰＣなどの情報処理装置である。なお、図３では、情報処理装置１０を１台のコンピュータとして示しているが、複数台のコンピュータで構成される分散型コンピューティングシステムであってもよい。また、情報処理装置１０は、クラウドコンピューティングサービスを提供するサービス提供者によって管理されるクラウドコンピュータ装置であってもよい。
次に、本実施形態の動作主体となる情報処理装置１０の機能構成について説明する。図３は、本実施形態にかかる情報処理装置１０の構成例を示す図である。図３に示す情報処理装置１０は、例えば、サーバコンピュータ、またはデスクトップＰＣ（Personal Computer）やノートＰＣなどの情報処理装置である。なお、図３では、情報処理装置１０を１台のコンピュータとして示しているが、複数台のコンピュータで構成される分散型コンピューティングシステムであってもよい。また、情報処理装置１０は、クラウドコンピューティングサービスを提供するサービス提供者によって管理されるクラウドコンピュータ装置であってもよい。
【0014】
図３に示すように、情報処理装置１０は、通信部２０、記憶部３０、および制御部４０を有する。
【0015】
通信部２０は、他の装置との間の通信を制御する処理部であり、例えば、ネットワークインタフェースカードなどの通信インタフェースやＵＳＢ（Universal Serial Bus）インタフェースである。
【0016】
記憶部３０は、各種データや、制御部４０が実行するプログラムを記憶する機能を有し、例えば、メモリやハードディスクなどの記憶装置により実現される。記憶部３０は、入力情報３１、およびパラメータ情報３２などを記憶する。
【0017】
入力情報３１には、例えば、量子化学計算時に入力される入力情報などが記憶される。当該入力情報は、例えば、分子軌道構成の元となる関数である基底関数や分子の種類を含む分子情報、および量子化学計算の評価範囲や時間制約などに関する情報であってよい。
【0018】
ここで、入力情報３１に記憶される評価範囲とは、例えば、図１に示したようなＰＥＣ上の原子間距離０．５～２．４Å（オングストローム）間の０．１Å刻みの２０点などであってよい。図４は、本実施形態にかかる評価範囲の一例を示す図である。図４は、評価範囲として、ＰＥＣ上の所定の原子間距離間の５点がユーザによって指定された例である。
【0019】
また、入力情報３１に記憶される時間制約は、例えば、ユーザによって指定される４００や１００ｓｅｃ（秒）であってよい。なお、ユーザによって指定される評価範囲や時間制約などの入力情報は、例えば、ユーザが利用する情報処理端末を介して入力されてよい。本実施形態では、評価範囲としてユーザによって指定された各点について時間制約で実行可能かつ、より高精度な量子化学計算アルゴリズムが選択される。そのため、ユーザによって指定される時間制約は、評価範囲としてユーザによって指定された各点におけるアルゴリズムの実行時間の合計に対する制約である。なお、実行時間とは、例えば、ある原子間距離１点において、当該アルゴリズムがポテンシャルエネルギーを求めるためにかかる時間を示す。
【0020】
パラメータ情報３２には、例えば、量子化学計算に用いられる各アルゴリズムの精度の指標である回帰係数や実行時間などが記憶される。図５は、本実施形態にかかるパラメータ情報３２に記憶されるデータの一例を示す図である。図５に示すように、パラメータ情報３２には、例えば、「アルゴリズム」、「ｍａ」、「timea」が対応付けて記憶される。「アルゴリズム」は、例えば、量子化学計算に用いられる所定のアルゴリズムａを一意に識別するための識別子や名称などであってよい。「ｍａ」は、例えば、精度に対応する値、すなわち精度の指標である回帰係数であって、アルゴリズムａの計算コストを示す値であってよい。「timea」は、例えば、アルゴリズムａに対して予測された実行時間を示す値であってよい。
【0021】
なお、記憶部３０に記憶される上記情報はあくまでも一例であり、記憶部３０は、上記情報以外にも様々な情報を記憶できる。
【0022】
制御部４０は、情報処理装置１０全体を司る処理部であり、例えば、プロセッサなどである。制御部４０は、決定部４１、および算出部４２を備える。なお、各処理部は、プロセッサが有する電子回路の一例やプロセッサが実行するプロセスの一例である。
【0023】
決定部４１は、例えば、１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、用いるアルゴリズムごとに、実行時間、および精度に対応する値を決定する。各アルゴリズムの実行時間を決定するために、決定部４１は、例えば、次の式（１）によって示される、実行時間を予測する単回帰モデルを用いる。
【0024】
【数1】
【0025】
式（１）において、timeaは、アルゴリズムａに対して予測される実行時間を示す。また、Ｎは、電子数と軌道から定まる基底関数の数を示し、分子情報および基底関数から取得できる。また、maは回帰係数であり、アルゴリズムａの計算コストの指標となる。caは定数項である。回帰係数maおよび定数項caの決定方法について説明する。
【0026】
まず、決定部４１は、例えば、ベンチマークとなる分子の基底関数の数Ｎを変化させて、アルゴリズムａなど各アルゴリズムの実行時間を測定する。例えば、基底関数の数Ｎを変化させるためには基底関数を変化させる。図６を用いて実行時間の測定結果の一例を示す。
【0027】
図６は、本実施形態にかかる実行時間の測定結果の一例を示す図である。図６のグラフは、ベンチマークとなる分子の基底関数の数Ｎを変化させて測定した、各アルゴリズムの実行時間をログスケールで示すグラフである。また、横軸は基底関数の数Ｎをログスケールで示す。基底関数の数Ｎは基底関数の規模に応じて増加する。
【0028】
そして、決定部４１は、例えば、図６に示す測定結果などから、単回帰分析を用いて、アルゴリズムａの回帰係数maおよび定数項caを決定する。図６の例では、５種類のアルゴリズムそれぞれに対し、回帰係数maおよび定数項caが決定される。
【0029】
このように、決定部４１は、選択候補として用いるアルゴリズムごとに、式（１）で示されるような単回帰モデルの各パラメータを決定し、単回帰モデルを構築する。そして、決定部４１は、選択候補として用いるアルゴリズムごとに、決定された回帰係数maおよび定数項caに基づいて、構築された単回帰モデルを用いて、対象分子に対する量子化学計算の実行時間を予測して決定する。なお、決定された回帰係数や予測された実行時間は、それぞれ、アルゴリズムごとにパラメータ情報３２の「ｍａ」および「timea」に記憶されてよい。
【0030】
また、決定部４１は、例えば、決定された回帰係数ma、および予測して決定された実行時間に基づいて、指定された時間内で量子化学計算が実行できるアルゴリズムの組み合わせを決定する。これは、例えば、ＰＥＳまたはＰＥＣ上の評価範囲として指定された点ごとに、指定された時間内、すなわち時間制約で量子化学計算が実行できるアルゴリズムを決定することで、アルゴリズムの組み合わせを決定することを含む。また、決定された回帰係数ma、や予測して決定された実行時間は、それぞれ、例えば、図５に示すような、アルゴリズムごとの「ｍａ」および「timea」に記憶される値である。
【0031】
より具体的には、決定部４１は、例えば、次の式（２）で示される、精度の最大化を目的関数とする線形計画問題を、評価範囲として指定された点に対して解くことで、アルゴリズムの組み合わせを決定する。なお、評価範囲として指定された点とは、例えば、図４に示される５点である。
【0032】
【数2】
【0033】
式（２）において、ｐは、評価範囲として指定された、ＰＥＳまたはＰＥＣ上の点の集合Ｐに含まれる点ｐを示す。また、ａは、量子化学計算アルゴリズムの集合Ａに含まれるアルゴリズムａを示す。ma,pは、点ｐのポテンシャルエネルギーを求めるアルゴリズムａの回帰係数であり、アルゴリズムａの精度を示す。図２に示すように、計算コストＮｍａが大きいほど高精度であるため、例えば、各アルゴリズムの回帰係数maを精度指標とみなす。アルゴリズムａの回帰係数maは、例えば、アルゴリズムごとに決定され、パラメータ情報３２に予め記憶される。xa,pは、次の式（３）で示されるように、点ｐのポテンシャルエネルギーをアルゴリズムａで求める場合に１、それ以外の場合に０を示す。
【0034】
【数3】
【0035】
また、点ｐのポテンシャルエネルギーを求めるアルゴリズムは、量子化学計算アルゴリズムの集合Ａに含まれるいずれか１つのアルゴリズムに決定されるため、xa,pは、次の式（４）で示される制約が課せられる。
【0036】
【数4】
【0037】
また、ユーザによって指定される時間内、すなわち時間制約は、次の式（５）で示される。
【0038】
【数5】
【0039】
式（５）において、timea,pは、点ｐのポテンシャルエネルギーを求めるアルゴリズムａに対して予測される実行時間を示す。アルゴリズムａに対して予測される実行時間timeaは、例えば、アルゴリズムごとに予測して決定され、パラメータ情報３２に予め記憶される。timelimitは、ユーザによって指定される時間制約である。すなわち、決定部４１は、式（５）を用いて、ユーザによって指定される評価範囲の全ての点のポテンシャルエネルギーを求める合計時間timetotalが、時間制約timelimit以内になるように制御する。
【0040】
また、決定部４１は、次の式（６）を用いて、例えば、原子間距離が長い、または原子間角度（「結合角」ともいう）が大きいなど、値が大きい点ほど高精度にポテンシャルエネルギーが求められるように制御してもよい。
【0041】
【数6】
【0042】
式（６）において、ｉおよびｊは、ＰＥＳまたはＰＥＣ上の点の集合Ｐに含まれる各点であり、ｊの方が、ｉよりも原子間距離が長い、または結合角が大きいなど、値が大きい点である。
【0043】
決定部４１は、式（２）～（６）を用いて、指定された時間制約で量子化学計算が実行できるアルゴリズムの第１の組み合わせを決定する。また、決定部４１は、決定した第１の組み合わせのうち、精度に対応する値が最も高い組み合わせを決定する。
【0044】
次の式（７）および（８）は、それぞれ、時間制約を４００秒として、図４に示されるような５点のポテンシャルエネルギーを求めるアルゴリズムの組み合わせを、図５に示されるようなパラメータ情報に基づいて決定した場合の、目的関数の値および合計実行時間を示す式である。
【0045】
【数7】
【0046】
【数8】
【0047】
式（７）および（８）において、アルゴリズムａの精度ｍａ,pおよび実行時間timea,pは、それぞれ、パラメータ情報３２の「ｍａ」および「timea」に記憶された値が用いられてよい。式（７）の目的関数により精度が最大となり、かつ式（８）の合計実行時間が４００秒以下となるように各点のポテンシャルエネルギーを求めるアルゴリズムが決定される。これにより、例えば、アルゴリズムの組み合わせとして、［ＤＦＴ、ＤＦＴ、ＭＰ２、ＣＣＳＤ、ＣＣＳＤ（Ｔ）］が決定される。なお、アルゴリズムの組み合わせ［ＤＦＴ、ＤＦＴ、ＭＰ２、ＣＣＳＤ、ＣＣＳＤ（Ｔ）］は、例えば、左から、図４に示されるような５点の左の点から各点のポテンシャルエネルギーを求めるためのアルゴリズムとして用いられる。また、式（７）および（８）の解は、それぞれ、決定された各アルゴリズムに対応するパラメータ情報３２の「ｍａ」および「timea」に記憶された値の合計となる。
【0048】
別例として、次の式（９）および（１０）は、それぞれ、時間制約を１００秒として、５点のポテンシャルエネルギーを求めるアルゴリズムの組み合わせを、図５に示されるようなパラメータ情報に基づいて決定した場合の、目的関数の値および合計実行時間を示す式である。
【0049】
【数9】
【0050】
【数10】
【0051】
式（９）および（１０）を用いて、例えば、アルゴリズムの組み合わせとして、［ＤＦＴ、ＤＦＴ、ＤＦＴ、ＤＦＴ、ＭＰ２］が決定される。なお、式（７）～（１０）を用いて説明した例では、アルゴリズムの組み合わせが複数種類のアルゴリズムによって構成されるが、全て同一のアルゴリズムによって構成される場合もあり得る。
【0052】
（処理の流れ）
次に、図７を用いて、情報処理装置１０によって実行される量子化学計算処理について説明する。図７は、本実施形態にかかる量子化学計算処理の流れの一例を示すフローチャートである。図７に示す量子化学計算処理は、例えば、情報処理装置１０に対する入力データとして、基底関数や分子の種類を含む分子情報、評価範囲、および時間制約などの情報がユーザによって入力されたことに応答して開始される。また、図６などを用いて説明したように、量子化学計算に利用可能な各アルゴリズムの単回帰モデルの回帰係数maおよび定数項caは単回帰分析を用いて決定され、単回帰モデルが予め構築されているものとする。
次に、図７を用いて、情報処理装置１０によって実行される量子化学計算処理について説明する。図７は、本実施形態にかかる量子化学計算処理の流れの一例を示すフローチャートである。図７に示す量子化学計算処理は、例えば、情報処理装置１０に対する入力データとして、基底関数や分子の種類を含む分子情報、評価範囲、および時間制約などの情報がユーザによって入力されたことに応答して開始される。また、図６などを用いて説明したように、量子化学計算に利用可能な各アルゴリズムの単回帰モデルの回帰係数maおよび定数項caは単回帰分析を用いて決定され、単回帰モデルが予め構築されているものとする。
【0053】
まず、図７に示すように、情報処理装置１０は、例えば、入力データとして入力された分子情報に含まれる基底関数および分子の種類から基底関数の数を取得する（ステップＳ１０１）。
【0054】
次に、情報処理装置１０は、例えば、量子化学計算に利用可能な各アルゴリズムの実行時間を、予め構築された単回帰モデルを用いて予測して決定する（ステップＳ１０２）。
【0055】
次に、情報処理装置１０は、例えば、評価範囲および時間制約を入力として線形計画問題を解き、ＰＥＳまたはＰＥＣ上の各点のポテンシャルエネルギーを求めるアルゴリズムを決定する（ステップＳ１０３）。当該線形計画問題は、例えば、式（２）で示される、精度の最大化を目的関数とする線形計画問題である。
【0056】
次に、情報処理装置１０は、例えば、ステップＳ１０３で決定されたアルゴリズムを用いて、ＰＥＳまたはＰＥＣ上の各点のポテンシャルエネルギーを算出する（ステップＳ１０４）。
【0057】
次に、情報処理装置１０は、例えば、ステップＳ１０４で算出されたポテンシャルエネルギーに基づいて、ＰＥＳまたはＰＥＣをプロットする（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の実行後、図７に示す量子化学計算処理は終了する。
【0058】
（効果）
上述したように、情報処理装置１０は、１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、用いるアルゴリズムごとに、実行時間を決定し、決定された実行時間に基づいて、指定された時間内で量子化学計算が実行できるアルゴリズムの第１の組み合わせを決定する。
上述したように、情報処理装置１０は、１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、用いるアルゴリズムごとに、実行時間を決定し、決定された実行時間に基づいて、指定された時間内で量子化学計算が実行できるアルゴリズムの第１の組み合わせを決定する。
【0059】
このように、情報処理装置１０は、アルゴリズムごとに実行時間を決定し、決定された実行時間に基づいてアルゴリズムの組み合わせを決定する。これにより、情報処理装置１０は、規定された時間内で実行可能な量子化学計算アルゴリズムを決定できる。
【0060】
また、情報処理装置１０は、アルゴリズムごとに、精度に対応する値を決定し、第１の組み合わせのうち、精度に対応する値が最も高い組み合わせを決定する。
【0061】
これにより、情報処理装置１０は、規定された時間内で実行可能かつ高精度な量子化学計算アルゴリズムを決定できる。
【0062】
また、情報処理装置１０は、決定された第１の組み合わせに基づいて、対象分子に対する量子化学計算を実行して対象分子のポテンシャルエネルギーを算出する。
【0063】
これにより、情報処理装置１０は、規定された時間内でポテンシャルエネルギーを算出できる。
【0064】
また、情報処理装置１０によって実行される、実行時間を決定する処理は、用いるアルゴリズムごとに、ベンチマークとなる分子の基底関数の数を変化させて実行時間を測定し、用いるアルゴリズムごとに、単回帰分析を用いて精度の指標となる回帰係数および定数項を決定し、用いるアルゴリズムごとに、決定された回帰係数および定数項に基づいて、対象分子に対する量子化学計算の実行時間を予測して決定する処理を含む。
【0065】
これにより、情報処理装置１０は、規定された時間内で実行可能かつ高精度な量子化学計算アルゴリズムを決定できる。
【0066】
また、情報処理装置１０によって実行される、第１の組み合わせを決定する処理は、決定された実行時間に基づいて、ポテンシャルエネルギー曲面または曲線上の指定された点ごとに、指定された時間内で量子化学計算が実行できるアルゴリズムを決定することで、第１の組み合わせを決定する処理を含む。
【0067】
これにより、情報処理装置１０は、規定された時間内で実行可能かつより高精度な量子化学計算アルゴリズムを決定できる。
【0068】
（システム）
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報は、特記する場合を除いて任意に変更されてもよい。また、実施例で説明した具体例、分布、数値などは、あくまで一例であり、任意に変更されてもよい。
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報は、特記する場合を除いて任意に変更されてもよい。また、実施例で説明した具体例、分布、数値などは、あくまで一例であり、任意に変更されてもよい。
【0069】
また、情報処理装置１０の構成要素の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。例えば、情報処理装置１０の決定部４１が複数の処理部に分散されたり、情報処理装置１０の決定部４１と算出部４２とが１つの処理部に統合されたりしてもよい。つまり、その構成要素の全部または一部は、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合されてもよい。さらに、各装置の各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【0070】
図８は、本実施形態にかかる情報処理装置１０のハードウェア構成例を示す図である。図８に示すように、情報処理装置１０は、通信インタフェース１０ａ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０ｂ、メモリ１０ｃ、プロセッサ１０ｄを有する。また、図８に示した各部は、バスなどで相互に接続される。
【0071】
通信インタフェース１０ａは、ネットワークインタフェースカードなどであり、他の情報処理装置との通信を行う。ＨＤＤ１０ｂは、例えば、情報処理装置１０の各機能を動作させるプログラムやデータを記憶する。
【0072】
プロセッサ１０ｄは、ＣＰＵ、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などである。また、プロセッサ１０ｄは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路により実現されるようにしてもよい。プロセッサ１０ｄは、例えば、図３などに示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムをＨＤＤ１０ｂなどから読み出してメモリ１０ｃに展開する。これにより、プロセッサ１０ｄは、情報処理装置１０の各機能を実現するプロセスを実行するハードウェア回路として動作可能である。
【0073】
また、情報処理装置１０は、媒体読取装置によって記録媒体から上記プログラムを読み出し、読み出された上記プログラムを実行することで上記実施例と同様の機能を実現することもできる。なお、この他の実施例でいうプログラムは、情報処理装置１０によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他の情報処理装置がプログラムを実行する場合や、他の情報処理装置と情報処理装置１０とが協働してプログラムを実行するような場合にも、上記実施例が同様に適用されてよい。
【0074】
当該プログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布されてもよい。また、当該プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ（Magneto－Optical disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのコンピュータ可読記憶媒体に記録されてよい。そして、当該プログラムは、情報処理装置１０などによって記録媒体から読み出されることによって実行されてもよい。
【0075】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【0076】
（付記１）１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
【0077】
（付記２）前記アルゴリズムごとに、精度に対応する値を決定し、
前記第１の組み合わせのうち、前記精度に対応する値が最も高い組み合わせを決定する
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする付記１に記載の情報処理プログラム。
前記第１の組み合わせのうち、前記精度に対応する値が最も高い組み合わせを決定する
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする付記１に記載の情報処理プログラム。
【0078】
（付記３）決定された前記第１の組み合わせに基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算を実行して前記対象分子のポテンシャルエネルギーを算出する
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする付記１に記載の情報処理プログラム。
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする付記１に記載の情報処理プログラム。
【0079】
（付記４）前記実行時間を決定する処理は、
用いる前記アルゴリズムごとに、ベンチマークとなる分子の基底関数の数を変化させて前記実行時間を測定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、単回帰分析を用いて精度の指標となる回帰係数および定数項を決定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、決定された前記回帰係数および前記定数項に基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算の前記実行時間を予測して決定する
処理を含むことを特徴とする付記２に記載の情報処理プログラム。
用いる前記アルゴリズムごとに、ベンチマークとなる分子の基底関数の数を変化させて前記実行時間を測定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、単回帰分析を用いて精度の指標となる回帰係数および定数項を決定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、決定された前記回帰係数および前記定数項に基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算の前記実行時間を予測して決定する
処理を含むことを特徴とする付記２に記載の情報処理プログラム。
【0080】
（付記５）前記第１の組み合わせを決定する処理は、
決定された前記実行時間に基づいて、ポテンシャルエネルギー曲面または曲線上の指定された点ごとに、指定された前記時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムを決定することで、前記第１の組み合わせを決定する
処理を含むことを特徴とする付記１に記載の情報処理プログラム。
決定された前記実行時間に基づいて、ポテンシャルエネルギー曲面または曲線上の指定された点ごとに、指定された前記時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムを決定することで、前記第１の組み合わせを決定する
処理を含むことを特徴とする付記１に記載の情報処理プログラム。
【0081】
（付記６）１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理を実行する制御部を備えたことを特徴とする情報処理装置。
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理を実行する制御部を備えたことを特徴とする情報処理装置。
【0082】
（付記７）前記アルゴリズムごとに、精度に対応する値を決定し、
前記第１の組み合わせのうち、前記精度に対応する値が最も高い組み合わせを決定する
処理を前記制御部が実行することを特徴とする付記６に記載の情報処理装置。
前記第１の組み合わせのうち、前記精度に対応する値が最も高い組み合わせを決定する
処理を前記制御部が実行することを特徴とする付記６に記載の情報処理装置。
【0083】
（付記８）決定された前記第１の組み合わせに基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算を実行して前記対象分子のポテンシャルエネルギーを算出する
処理を前記制御部が実行することを特徴とする付記６に記載の情報処理装置。
処理を前記制御部が実行することを特徴とする付記６に記載の情報処理装置。
【0084】
（付記９）前記実行時間を決定する処理は、
用いる前記アルゴリズムごとに、ベンチマークとなる分子の基底関数の数を変化させて前記実行時間を測定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、単回帰分析を用いて精度の指標となる回帰係数および定数項を決定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、決定された前記回帰係数および前記定数項に基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算の前記実行時間を予測して決定する
処理を含むことを特徴とする付記７に記載の情報処理装置。
用いる前記アルゴリズムごとに、ベンチマークとなる分子の基底関数の数を変化させて前記実行時間を測定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、単回帰分析を用いて精度の指標となる回帰係数および定数項を決定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、決定された前記回帰係数および前記定数項に基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算の前記実行時間を予測して決定する
処理を含むことを特徴とする付記７に記載の情報処理装置。
【0085】
（付記１０）前記第１の組み合わせを決定する処理は、
決定された前記実行時間に基づいて、ポテンシャルエネルギー曲面または曲線上の指定された点ごとに、指定された前記時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムを決定することで、前記第１の組み合わせを決定する
処理を含むことを特徴とする付記６に記載の情報処理装置。
決定された前記実行時間に基づいて、ポテンシャルエネルギー曲面または曲線上の指定された点ごとに、指定された前記時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムを決定することで、前記第１の組み合わせを決定する
処理を含むことを特徴とする付記６に記載の情報処理装置。
【0086】
（付記１１）１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理をコンピュータが実行することを特徴とする情報処理方法。
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理をコンピュータが実行することを特徴とする情報処理方法。
【0087】
（付記１２）前記アルゴリズムごとに、精度に対応する値を決定し、
前記第１の組み合わせのうち、前記精度に対応する値が最も高い組み合わせを決定する
処理を前記コンピュータが実行することを特徴とする付記１１に記載の情報処理方法。
前記第１の組み合わせのうち、前記精度に対応する値が最も高い組み合わせを決定する
処理を前記コンピュータが実行することを特徴とする付記１１に記載の情報処理方法。
【0088】
（付記１３）決定された前記第１の組み合わせに基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算を実行して前記対象分子のポテンシャルエネルギーを算出する
処理を前記コンピュータが実行することを特徴とする付記１１に記載の情報処理方法。
処理を前記コンピュータが実行することを特徴とする付記１１に記載の情報処理方法。
【0089】
（付記１４）前記実行時間を決定する処理は、
用いる前記アルゴリズムごとに、ベンチマークとなる分子の基底関数の数を変化させて前記実行時間を測定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、精度の指標となる回帰係数および定数項を決定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、決定された前記回帰係数および前記定数項に基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算の前記実行時間を予測して決定する
処理を含むことを特徴とする付記１２に記載の情報処理方法。
用いる前記アルゴリズムごとに、ベンチマークとなる分子の基底関数の数を変化させて前記実行時間を測定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、精度の指標となる回帰係数および定数項を決定し、
用いる前記アルゴリズムごとに、決定された前記回帰係数および前記定数項に基づいて、前記対象分子に対する前記量子化学計算の前記実行時間を予測して決定する
処理を含むことを特徴とする付記１２に記載の情報処理方法。
【0090】
（付記１５）前記第１の組み合わせを決定する処理は、
決定された前記実行時間に基づいて、ポテンシャルエネルギー曲面または曲線上の指定された点ごとに、指定された前記時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムを決定することで、前記第１の組み合わせを決定する
処理を含むことを特徴とする付記１１に記載の情報処理方法。
決定された前記実行時間に基づいて、ポテンシャルエネルギー曲面または曲線上の指定された点ごとに、指定された前記時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムを決定することで、前記第１の組み合わせを決定する
処理を含むことを特徴とする付記１１に記載の情報処理方法。
【0091】
（付記１６）プロセッサと、
プロセッサに動作可能に接続されたメモリと
を備えた情報処理装置であって、プロセッサは、
１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理を実行することを備えたことを特徴とする情報処理装置。
プロセッサに動作可能に接続されたメモリと
を備えた情報処理装置であって、プロセッサは、
１つ以上のアルゴリズムを用いて、対象分子に対する量子化学計算を実行する際に、
用いる前記アルゴリズムごとに、実行時間を決定し、
決定された前記実行時間に基づいて、指定された時間内で前記量子化学計算が実行できる前記アルゴリズムの第１の組み合わせを決定する
処理を実行することを備えたことを特徴とする情報処理装置。
【符号の説明】
【0092】
１０ 情報処理装置
１０ａ 通信インタフェース
１０ｂ ＨＤＤ
１０ｃ メモリ
１０ｄ プロセッサ
２０ 通信部
３０ 記憶部
３１ 入力情報
３２ パラメータ情報
４０ 制御部
４１ 決定部
４２ 算出部
１０ａ 通信インタフェース
１０ｂ ＨＤＤ
１０ｃ メモリ
１０ｄ プロセッサ
２０ 通信部
３０ 記憶部
３１ 入力情報
３２ パラメータ情報
４０ 制御部
４１ 決定部
４２ 算出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】