特開 2024-98428 情報処理装置、情報処理システム、及び情報処理方法

(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】P2024098428

(43)【公開日】2024-07-23

(54)【発明の名称】情報処理装置、情報処理システム、及び情報処理方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 16/901 20190101AFI20240716BHJP

【ＦＩ】

G06F16/901

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023001950

(22)【出願日】2023-01-10

(71)【出願人】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】石山 清志

【テーマコード（参考）】

5B175

【Ｆターム（参考）】

5B175DA10

5B175KA07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】検索精度の低下を抑制し、かつ、レイテンシを下げるための情報処理装置、システム及び方法を提供する。
【解決手段】情報処理システム１において、情報処理装置１０は、クエリを受信すると、複数の代表ベクトルの夫々とクエリとの距離に基づいて、ストレージ装置からメモリに転送する複数の選択ポスティングリストを決定するポスティングリスト決定部１０３、ストレージ装置２０に選択ポスティングリストの転送を要求し、選択ポスティングリストを受信する度に、受信した選択ポスティングリストに含まれた複数のベクトルの夫々とクエリとの距離を計算するポスティングリスト受信部１０４、計算の結果に基づいて転送中止条件が満たされたか否かを判定し、転送中止条件が満たされた場合に、後続の選択ポスティングリストの受信を中止する中止処理部１０５及び計算の結果に基づいて近傍ベクトルを決定し外部へ出力する近傍ベクトル決定部１０６を備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々が複数のベクトルを格納する複数のポスティングリストを記憶するように構成されたストレージ装置を利用して、前記複数のポスティングリストにそれぞれ関連付けられた複数の代表ベクトルに基づいて、クエリに対する回答を出力するように構成された情報処理装置であって、
前記ストレージ装置と異なるメモリと、
前記ストレージ装置及び前記メモリを制御するように構成されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記クエリを受信すると、
前記複数の代表ベクトルのそれぞれと前記クエリとの距離に基づいて、前記複数のポスティングリストのうち前記ストレージ装置から前記メモリに転送する対象である複数の選択ポスティングリストを決定し、
前記ストレージ装置に少なくとも１つの選択ポスティングリストの転送要求を送信し、
選択ポスティングリストを受信する度に、受信した選択ポスティングリストに含まれた複数のベクトルのそれぞれと前記クエリとの距離を計算し、
前記計算の結果に基づいて転送中止条件が満たされたか否かを判定し、
前記転送中止条件が満たされなかった場合に、後続の選択ポスティングリストの受信を継続し、
前記転送中止条件が満たされた場合に、前記後続の選択ポスティングリストの受信を中止し、
前記受信を中止した後に、受信済みの選択ポスティングリストに含まれた少なくとも１つのベクトルを前記回答として出力する、
情報処理装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの選択ポスティングリストの転送要求は、前記複数の選択ポスティングリストのうち少なくとも１つを対象とし、
前記プロセッサは、前記転送中止条件が満たされた場合に、前記ストレージ装置に対して前記後続の選択ポスティングリストの転送中止を指示する、
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、
前記複数の選択ポスティングリストを複数のグループに分類し、
前記少なくとも１つの選択ポスティングリストの転送要求と、前記転送中止条件が満たされたか否かの判定とのそれぞれを、グループ単位で実行し、
前記転送中止条件が満たされなかった場合に、前記ストレージ装置に対して次のグループの選択ポスティングリストの転送要求を送信し、
前記転送中止条件が満たされた場合に、前記ストレージ装置に対する前記次のグループの選択ポスティングリストの転送要求の送信を中止し、
前記転送要求の送信を中止した後に、受信済みの選択ポスティングリストに含まれた少なくとも１つのベクトルを前記回答として出力する、
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項4】

前記転送中止条件は、前記受信済みの選択ポスティングリストに含まれたベクトルの総数が、第１の閾値を超えたか否かを含む、
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項5】

前記転送中止条件は、前記受信済みの選択ポスティングリストに含まれた複数のベクトルのそれぞれと前記クエリとの最短距離が、第２の閾値よりも小さいか否かを含む、
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項6】

前記プロセッサは、選択ポスティングリストを受信する度に、受信した選択ポスティングリスト含まれた複数のベクトルの統計情報を計算し、
前記転送中止条件は、前記受信済みの選択ポスティングリストに含まれた複数のベクトルのそれぞれと前記クエリとの最短距離と、前記統計情報の計算結果との関係性に基づいて設定される、
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項7】

前記転送中止条件は、前記受信済みの選択ポスティングリストに含まれた複数のベクトルのそれぞれと前記クエリとの最短距離が、前記受信済みの選択ポスティングリストに含まれた前記複数のベクトルのそれぞれと前記クエリとの距離の平均から所定の範囲内であるか否かである、
請求項６に記載の情報処理装置。

【請求項8】

前記代表ベクトルは、関連付けられたポスティングリストに含まれた複数のベクトルの重心に対応する、
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項9】

請求項１に記載の情報処理装置と、
前記ストレージ装置と、を備える、
情報処理システム。

【請求項10】

各々が複数のベクトルを格納する複数のポスティングリストを記憶するように構成されたストレージ装置を利用して、前記複数のポスティングリストにそれぞれ関連付けられた複数の代表ベクトルに基づいて、クエリに対する回答を出力する情報処理方法であって、
前記クエリを受信することと、
前記複数のポスティングリストにそれぞれ関連付けられた複数の代表ベクトルのそれぞれと前記クエリとの距離に基づいて、前記複数のポスティングリストのうち前記ストレージ装置からメモリに転送する対象である複数の選択ポスティングリストを決定することと、
前記ストレージ装置に少なくとも１つの選択ポスティングリストの転送要求を送信することと、
選択ポスティングリストが受信される度に、受信された選択ポスティングリスト含まれた複数のベクトルのそれぞれと前記クエリとの距離を計算することと、
前記計算の結果に基づいて転送中止条件が満たされたか否かを判定することと、
前記転送中止条件が満たされなかった場合に、後続の選択ポスティングリストの受信を継続することと、
前記転送中止条件が満たされた場合に、前記後続の選択ポスティングリストの受信を中止することと、
前記受信を中止した後に、受信済みの選択ポスティングリストに含まれた少なくとも１つのベクトルを前記回答として出力することと、
を備える、情報処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、情報処理装置、情報処理システム、及び情報処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

非構造化データから所望のデータを検索する技術の一種として、近似最近傍探索と呼ばれる技術が知られている。近似最近傍探索は、検索データをメモリ上に置き、クエリに近いベクトルを検索する手法である。近似最近傍探索は、クエリに対する厳密な近傍点を求めず、クエリと近傍点の候補との間の距離の近似計算を実行する。また、検索データ量の増加やメモリコストの増大に伴い、検索データの一部が、メモリよりも大容量のストレージ装置に格納された状態で実行される近似最近傍探索の手法が提案されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Ｑｉ Ｃｈｅｎ，外７名，“SPANN:Highly-efficient Billion-scale Approximate Nearest Neighbor Serch”，［Online］，令和３年１２月８日，ＮｅｕｒＩＰＳ２０２１，[令和４年１２月２６日検索]，インターネット＜ＵＲＬ：https://www.microsoft.com/en-us/research/uploads/prod/2021/11/SPANN_finalversion1.pdf＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

検索精度の低下を抑制し且つレイテンシを下げることが可能な情報処理装置、情報処理システム、及び情報処理方法を提供すること。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の情報処理装置は、各々が複数のベクトルを格納する複数のポスティングリストを記憶するように構成されたストレージ装置を利用して、複数のポスティングリストにそれぞれ関連付けられた複数の代表ベクトルに基づいて、クエリに対する回答を出力するように構成される。情報処理装置は、ストレージ装置と異なるメモリと、ストレージ装置及びメモリを制御するように構成されたプロセッサと、を含む。プロセッサは、クエリを受信すると、複数の代表ベクトルのそれぞれとクエリとの距離に基づいて、複数のポスティングリストのうちストレージ装置からメモリに転送する対象である複数の選択ポスティングリストを決定し、ストレージ装置に少なくとも１つの選択ポスティングリストの転送要求を送信する。プロセッサは、選択ポスティングリストを受信する度に、受信した選択ポスティングリスト含まれた複数のベクトルのそれぞれとクエリとの距離を計算する。プロセッサは、計算の結果に基づいて転送中止条件が満たされたか否かを判定し、転送中止条件が満たされなかった場合に、後続の選択ポスティングリストの受信を継続し、転送中止条件が満たされた場合に、後続の選択ポスティングリストの受信を中止し、受信を中止した後に、受信済みの選択ポスティングリストに含まれた少なくとも１つのベクトルを前記回答として出力する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】ストレージ装置の使用を前提とした近似最近傍探索の概要を示す概略図。

【図2】ストレージ装置の使用を前提とした近似最近傍探索の一例を示す模式図。

【図3】ストレージ装置の使用を前提とした近似最近傍探索の処理シーケンスの一例を示すシーケンス図。

【図4】第１実施形態に係る情報処理システムの構成の一例を示すブロック図。

【図5】第１実施形態に係る情報処理システムが備える情報処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図。

【図6】第１実施形態に係る情報処理システムが備えるストレージ装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図。

【図7】第１実施形態に係る情報処理システムの機能構成の一例を示すブロック図。

【図8】第１実施形態に係る情報処理システムにおける探索動作の一例を示すフローチャート。

【図9】第１実施形態に係る情報処理システムの探索動作において受信したポスティングリスト数と距離との関係性の一例を示すグラフ。

【図10】第１実施形態に係る情報処理システムにおける探索動作の処理シーケンスの一例を示すシーケンス図。

【図11】第２実施形態に係る情報処理システムの機能構成の一例を示すブロック図。

【図12】第２実施形態に係る情報処理システムにおける探索動作の一例を示すフローチャート。

【図13】第２実施形態に係る情報処理システムにおける探索動作の処理シーケンスの一例を示すシーケンス図。

【図14】第３実施形態に係る情報処理システムの機能構成の一例を示すブロック図。

【図15】第３実施形態に係る情報処理システムにおける探索動作の一例を示すフローチャート。

【図16】第４実施形態に係る情報処理システムの機能構成の一例を示すブロック図。

【図17】第４実施形態に係る情報処理システムにおける探索動作の一例を示すフローチャート。

【図18】第５実施形態に係る情報処理システムの機能構成の一例を示すブロック図。

【図19】第５実施形態に係る情報処理システムにおける探索動作の一例を示すフローチャート。

【図20】第５実施形態に係る情報処理システムの探索動作におけるポスティングリスト受信時の距離の分布の第１例を示す分布図。

【図21】第５実施形態に係る情報処理システムの探索動作におけるポスティングリスト受信時の距離の分布の第２例を示す分布図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、各実施形態について図面を参照して説明する。各実施形態は、発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示している。図面は、模式的又は概念的なものである。略同一の機能及び構成を有する構成要素には、同一の符号が付加されている。参照符号に付加された数字やアルファベットなどは、同じ参照符号により参照され、且つ類似した要素同士を区別するために使用される。

【0008】

＜０＞近似最近傍探索の概要
ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などのストレージ装置の使用を前提とした近似最近傍探索の一種として、ＳＰＡＮＮ（Highly-efficient Billion-scale Approximate Nearest Neighbor Search）が提案されている。以下に、ストレージ装置の使用を前提とした近似最近傍探索の一例として、ＳＰＡＮＮの概要について説明する。

【0009】

なお、本明細書における“検索データ”は、クエリに基づいて実行される近似最近傍探索における検索対象のデータに対応する。“データ”は、例えば、構造化されている構造化データと、構造化されていない非構造化データとに区別される。“構造化データ”は、列と行の概念を持つデータである。構造化データは、構造化されているため、検索、集計、比較などが容易であり、データの解析や分析に適している。非構造化データは、例えば、ｅメール、提案書、企画書、見積書、発注書、契約書などのオフィス文書データや、画像データや、動画データや、音声データや、センサーログなどである。本明細書における検索データは、非構造化データに対応し、ベクトル情報に変換され得る。ベクトル情報は、単に“ベクトル”と呼ばれてもよい。“正解ベクトル”は、クエリ（クエリベクトル）の近傍のベクトルに対応する。正解ベクトルは、クエリからの距離に基づいて設定される。

【0010】

図１は、ストレージ装置の利用を前提とした近似最近傍探索の概要を示す概略図である。図１は、ＳＰＡＮＮにおいてストレージ装置に格納される検索データの構造と、クエリとの関係性とを例示している。図１に示すように、ＳＰＡＮＮでは、検索データに対応する複数のベクトル情報ＶＩがクラスタリングされ、複数のポスティングリストＰＬに割り当てられる。つまり、ポスティングリストＰＬは、複数のベクトル情報ＶＩが格納された転置インデックスである。そして、各ポスティングリストＰＬには、代表ベクトルＲＶが関連付けられる。代表ベクトルＲＶとしては、例えば、関連付けられたポスティングリストＰＬに含まれた複数のベクトル情報ＶＩの重心ベクトルなどが使用される。各ポスティングリストＰＬのそれぞれの代表ベクトルＲＶは、グラフやツリー構造に格納され得る。

【0011】

具体的には、検索データに対応する複数のベクトル情報ＶＩは、クラスタリングされることによって、複数のポスティングリストＰＬ１～ＰＬｎ（ｎは２以上の整数）に分割される。ポスティングリストＰＬ１は、代表ベクトルＲＶ１と、複数のベクトル情報ＶＩ１を有する。例えば、代表ベクトルＲＶ１は、複数のベクトル情報ＶＩ１の重心ベクトルである。ポスティングリストＰＬ２は、代表ベクトルＲＶ２と、複数のベクトル情報ＶＩ２を有する。例えば、代表ベクトルＲＶ２は、複数のベクトル情報ＶＩ２の重心ベクトルである。ポスティングリストＰＬｎは、複数のベクトル情報ＶＩｎを含む。例えば、代表ベクトルＲＶｎは、複数のベクトル情報ＶＩｎの重心ベクトルである。各ベクトル情報ＶＩは、異なる非構造化データに対応づけられている。各ポスティングリストＰＬに含まれたベクトル情報ＶＩの数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0012】

ＳＰＡＮＮでは、検索に使用されるインデックスがメモリ上に配置される。検索に使用されるインデックスは、複数のポスティングリストＰＬのそれぞれの代表ベクトルＲＶを含む。検索したいクエリが入力されると、メモリ上のインデックスを対象として一段目の探索が実行される。以下では、ストレージ装置の利用を前提とした近似最近傍探索における一段目の探索のことを、“第１探索処理”と呼ぶ。第１探索処理は、複数の代表ベクトルＲＶの中からクエリベクトルＱＶに近い代表ベクトルＲＶを検索する処理である。具体的には、検索したいクエリが入力されると、入力されたクエリに対応するクエリベクトルＱＶと、複数のポスティングリストＰＬのそれぞれの代表ベクトルＲＶとの距離Ｄの計算が実行される。そして、ｎ個の代表ベクトルＲＶのうち、例えば、クエリベクトルＱＶに近い方からＬ個（Ｌは１以上の整数））分の代表ベクトルＲＶが選択される。

【0013】

その後、選択されたＬ個の代表ベクトルＲＶにそれぞれ対応するＬ個のポスティングリストＰＬが、メモリに転送される。すなわち、第１探索処理の結果に基づいて、近似最近傍探索に必要なデータが、ストレージ装置からメモリに転送される。それから、メモリに転送されたデータを対象として、二段目の探索が実行される。以下では、ストレージ装置の利用を前提とした近似最近傍探索における二段目の探索のことを、“第２探索処理”と呼ぶ。第２探索処理は、メモリに転送されたＬ個のポスティングリストＰＬ内のベクトル情報ＶＩの中からクエリベクトルＱＶに近いベクトル情報ＶＩを検索する処理である。具体的には、クエリベクトルＱＶと、メモリに転送されたＬ個のポスティングリストＰＬのそれぞれに含まれた複数のベクトル情報ＶＩとの距離Ｄの計算が実行される。そして、Ｌ個のポスティングリストＰＬ内の複数のベクトル情報ＶＩのうち、例えば、クエリベクトルＱＶに最も近いベクトル情報ＶＩが、近傍ベクトルとして選択される。

【0014】

ストレージ装置を利用した近似最近傍探索は、第１探索処理において選択されるポスティングリストＰＬの数（すなわち、Ｌの数）を増やすことによって、探索精度を向上させることができる。しかし、第１探索処理においてＬの数が多くなると、ポスティングリストＰＬをストレージ装置からメモリに転送する時間が長くなる。つまり、Ｌが小さい場合、ストレージ装置からメモリに転送するデータ量が少なくなるため、探索精度が悪化するが、レイテンシは短くなる。一方で、Ｌが大きい場合、ストレージ装置からメモリに転送するデータ量が多くなるため、探索精度が向上するが、レイテンシは長くなる。このように、ストレージ装置を利用した近似最近傍探索において、探索精度とレイテンシとは、トレードオフの関係を有する。

【0015】

また、探索精度を維持するために検索するべきポスティングリストＰＬの数は、クエリベクトルＱＶの特徴（値）によって異なる。例えば、あるクエリでは、数個のポスティングリストＰＬを検索することによって、十分な探索精度が得られる。一方で、別のクエリでは、数十個のポスティングリストＰＬを検索しなければ近傍ベクトルを見つけることができない場合がある。つまり、クエリ毎に固定された数のポスティングリストＰＬが検索される場合、過剰な数のポスティングリストＰＬの転送によって、必要以上にレイテンシが長くなるおそれや、不足した数のポスティングリストＰＬの転送によって、探索精度が要求されるレベルに到達しないおそれがある。

【0016】

数個のポスティングリストＰＬを検索することによって十分な探索精度が得られる場合、検索するポスティングリストＰＬの数を減少させることが好ましい。数十個のポスティングリストＰＬを検索することによって十分な探索精度が得られる場合、検索するポスティングリストＰＬの数を増加させることが好ましい。

【0017】

図２は、ストレージ装置の利用を前提とした近似最近傍探索の一例を示す模式図である。図２は、クエリベクトルＱＶと代表ベクトルＲＶとの距離Ｄの分布に基づいて、第２探索処理の対象とするポスティングリストＰＬの数を動的に減らす手法の一例である。図２に示された一例では、まず、第１探索処理によって、ＳＩＲＮ（Search Internal Result Num）個のポスティングリストＰＬが検索され、クエリベクトルＱＶと各ポスティングリストＰＬの代表ベクトルＲＶとの距離Ｄが計算される。

【0018】

ここで、一番近い代表ベクトルＲＶとの距離ＤがＤｍｉｎとする。本例では、Ｄｍｉｎ×（１＋ε）の距離Ｄに入っているポスティングリストＰＬのみがストレージ装置からメモリに転送され、第２探索処理が実行される。εは、事前に設定され、探索精度の調整に使用されるパラメータである。図２では、Ｄｍｉｎと（１＋ε）とに基づいて選択されたポスティングリストＰＬの数に対応する部分が、“ＮＰＬ”により示されている。これにより、本例では、探索精度の低下を抑制しつつ転送するポスティングリストＰＬの数が削減され、レイテンシが短くなり得る。

【0019】

しかしながら、各ポスティングリストＰＬの代表ベクトルＲＶは、ポスティングリストＰＬに含まれるベクトル情報ＶＩに基づいて構成される。また、クエリベクトルＱＶに近い代表ベクトルＲＶを有するポスティングリストＰＬは、必ずしも正解ベクトルを含むとは限らない。すなわち、Ｄｍｉｎと、正解ベクトルを含むポスティングリストＰＬとの相関は小さい。このため、メモリに転送するポスティングリストＰＬの数を計算するタイミングにおいて分かっている代表ベクトルＲＶの情報だけでは、メモリに転送することが好ましいポスティングリストＰＬの数（最適ＰＬ数）が分からない。従って、（１＋ε）が大きめに設定されなければ、正解ベクトルが見落とされるおそれがある。また、本例では、クエリベクトルＱＶの特性に応じて（１＋ε）を変更することができない。

【0020】

図３は、近似最近傍探索の処理シーケンスの一例を示すシーケンス図である。図３は、第１探索処理により選択された６つのポスティングリストＰＬ（１）～ＰＬ（６）がストレージ装置からメモリ（プロセッサ）に転送されるシーケンスを示している。図３に示すように、プロセッサは、クエリベクトルＱＶを受信すると、第１探索処理を実行し、第１探索処理の結果に基づいて、Ｄｍｉｎ及び（１＋ε）に基づいた数のポスティングリストＰＬの転送をストレージ装置に要求をする（転送要求）。

【0021】

すると、ストレージ装置は、プロセッサから受信した転送要求に基づいて、ポスティングリストＰＬ（１）～ＰＬ（６）をプロセッサに順次転送する。プロセッサは、ストレージ装置からポスティングリストＰＬを受信すると、受信したポスティングリストＰＬに含まれた複数のベクトル情報ＶＩを対象とした第２探索処理を実行する。そして、プロセッサは、ポスティングリストＰＬ（１）～ＰＬ（６）のそれぞれの第２探索処理の結果に基づいて近傍ベクトルＮＶを決定し、決定した近傍ベクトルＮＶをクエリに対する回答として出力する。

【0022】

本例では、第２探索処理が、第１探索処理により選択された全てのポスティングリストＰＬに対して実行され、近傍ベクトルＮＶが探索される。ここで、ポスティングリストＰＬ（３）が正解ベクトルを含み（正解検出）、ポスティングリストＰＬ（１）～（４）が、最適ＰＬ数に対応する場合について考える。この場合、ポスティングリストＰＬ（４）がストレージ装置からプロセッサに転送された後に転送されるポスティングリストＰＬ（５）及びＰＬ（６）は、探索精度の向上への寄与が小さく、レイテンシ低下の要因となり得る。このように、ストレージ装置を利用した近似最近傍探索において、探索精度とレイテンシとを両立するためには、ストレージ装置から転送し検索に使うポスティングリストＰＬの数をクエリ毎に適切に決定することが重要である。

【0023】

＜１＞第１実施形態
第１実施形態に係る情報処理システム１は、ストレージ装置の利用を前提とした近似最近傍探索を実行可能に構成される。そして、情報処理システム１は、第１探索処理に基づいたポスティングリストＰＬの転送を、所定の条件に応じて中止できるように構成される。以下に、第１実施形態に係る情報処理システム１の詳細について説明する。以下では、情報処理システム１により実行される近似最近傍探索のことを、“探索動作”と呼ぶ。

【0024】

＜１－１＞情報処理システム１の構成
図４は、第１実施形態に係る情報処理システム１の構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、情報処理システム１は、例えば、情報処理装置１０、及びストレージ装置２０を備える。

【0025】

情報処理装置１０は、外部から受信したクエリに基づいて探索動作を実行するように構成されたコンピュータである。情報処理装置１０は、探索動作において、第１探索処理と、ストレージ装置２０に対するポスティングリストＰＬの転送要求と、第２探索処理とを実行する。そして、情報処理装置１０は、探索動作により決定されたベクトル情報ＶＩを回答として外部に出力する。このように、情報処理装置１０は、クエリに対する回答を検索する際に、ストレージ装置２０に記憶された情報を参照する。

【0026】

ストレージ装置２０は、データを不揮発に記憶することが可能な記憶媒体である。ストレージ装置２０は、探索動作に関連付けられた検索データを記憶する。また、ストレージ装置２０は、検索データに基づく複数のポスティングリストＰＬを記憶する。ストレージ装置２０としては、様々な記憶媒体が使用され得る。ストレージ装置２０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などである。

【0027】

なお、情報処理システム１は、複数のストレージ装置２０を備えていてもよい。情報処理システム１は、例えば、スマートフォン、携帯電話端末、デスクトップ型パソコン、ラップトップ型パソコンなどである。情報処理装置１０は、ネットワークに接続されたサーバであってもよい。複数のストレージ装置２０が、情報処理装置１０に直接又は間接的に接続されてもよい。情報処理装置１０とストレージ装置２０との間の通信は、有線通信と無線通信とのいずれであってもよいし、ネットワークを介していてもよい。

【0028】

＜１－１－１＞情報処理システム１のハードウェア構成
（情報処理装置１０のハードウェア構成）
図５は、第１実施形態に係る情報処理システム１が備える情報処理装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、情報処理装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、入出力回路１４、及び通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）１５を備える。

【0029】

ＣＰＵ１１は、情報処理装置１０の制御に関する様々なプログラムを実行するように構成されたプロセッサである。ＲＯＭ１２は、情報処理装置１０の制御プログラムを記憶するように構成された不揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１の作業領域として使用される揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ１３は、例えばＳＲＡＭやＤＲＡＭである。入出力回路１４は、情報処理装置１０に入力される信号と、情報処理装置１０から出力される信号とを取り扱う回路である。例えば、入出力回路１４には、クエリが入力される。そして、入出力回路１４から、クエリに対する回答が出力される。入出力回路１４は、クエリに基づいてクエリベクトルＱＶを生成するエンコーダを有していてもよい。通信インターフェース１５は、ストレージ装置２０との通信に使用されるインターフェース回路である。なお、情報処理装置１０は、第１探索処理と第２探索処理とのそれぞれを実行する際に、ＲＡＭ１３に記憶（展開）されたデータを利用する。ＲＡＭ１３は、単に“メモリ”とよばれてもよい。

【0030】

（ストレージ装置２０のハードウェア構成）
図６は、第１実施形態に係る情報処理システム１が備えるストレージ装置２０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、ストレージ装置２０は、コントローラ３０、及び不揮発性記憶装置４０を備える。コントローラ３０は、情報処理装置１０からの要求に応じて不揮発性記憶装置４０を制御可能に構成される。コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）３４、及びストレージインターフェース（ストレージＩ／Ｆ）３５を備える。

【0031】

ＣＰＵ３１は、コントローラ３０の制御に関する様々なプログラムを実行するように構成されたプロセッサである。ＲＯＭ３２は、コントローラ３０の制御プログラムを記憶するように構成された不揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ３３は、ＣＰＵ３１の作業領域として使用される揮発性の記憶装置である。通信インターフェース３４は、情報処理装置１０との通信に使用されるインターフェース回路である。ストレージインターフェース３５は、不揮発性記憶装置４０との通信に使用されるインターフェース回路である。不揮発性記憶装置４０は、データを不揮発に記憶可能に構成される。なお、ストレージ装置２０は、ＳＳＤでなく、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ単体であってもよい。

【0032】

＜１－１－２＞情報処理システム１の機能構成
図７は、第１実施形態に係る情報処理システム１の機能構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、情報処理システム１は、距離計算部１０１、代表ベクトル管理部１０２、ポスティングリスト決定部１０３、ポスティングリスト受信部１０４、中止処理部１０５、近傍ベクトル決定部１０６、及びストレージ部２００を備えるコンピュータとして機能する。距離計算部１０１、代表ベクトル管理部１０２、ポスティングリスト決定部１０３、ポスティングリスト受信部１０４、中止処理部１０５、及び近傍ベクトル決定部１０６は、情報処理装置１０に対応する。ストレージ部２００は、ストレージ装置２０に対応し、複数のポスティングリストＰＬ１～ＰＬｎを記憶する。

【0033】

距離計算部１０１は、外部からクエリベクトルＱＶを受信する。クエリベクトルＱＶを受信した距離計算部１０１は、代表ベクトル管理部１０２からポスティングリストＰＬの代表ベクトルＲＶを取得する。そして、距離計算部１０１は、クエリベクトルＱＶと代表ベクトルＲＶとの距離を計算し、計算結果をポスティングリスト決定部１０３に送信する。

【0034】

代表ベクトル管理部１０２は、検索に使用されるインデックスを管理する。具体的には、代表ベクトル管理部１０２は、ストレージ部２００に記憶された複数のポスティングリストＰＬ１～ＰＬｎのそれぞれの代表ベクトルＲＶを記憶する。例えば、代表ベクトル管理部１０２は、探索動作が実行される前に、ストレージ部２００に記憶された複数のポスティングリストＰＬ１～ＰＬｎのそれぞれの代表ベクトルＲＶ及び各代表ベクトルＲＶを特定するインデックスを読み出して管理する。

【0035】

ポスティングリスト決定部１０３は、距離計算部１０１から受信した、クエリベクトルＱＶと代表ベクトルＲＶとの距離の計算結果に基づいて、第１探索処理を実行する。ポスティングリスト決定部１０３は、第１探索処理によって、ストレージ部２００に転送させる複数のポスティングリストＰＬを決定する。そして、ポスティングリスト決定部１０３は、転送が決定された複数のポスティングリストＰＬの転送要求を、ストレージ部２００に送信する。転送要求は、転送が決定された複数のポスティングリストＰＬのアドレス情報を含む。また、ポスティングリスト決定部１０３は、転送が決定された複数のポスティングリストＰＬのリストを含む転送情報を、ポスティングリスト受信部１０４に送信する。

【0036】

ストレージ部２００は、ポスティングリスト決定部１０３からの転送要求に応じて、指定された複数のポスティングリストＰＬの転送を開始する。具体的には、コントローラ３０が、転送要求に基づいたアドレスに記憶されたデータの読み出しを不揮発性記憶装置４０に送信する。すると、不揮発性記憶装置４０が、指定されたアドレスからデータを読み出し、読み出したデータをコントローラ３０に送信する。それから、コントローラ３０は、不揮発性記憶装置４０から受信したデータを、情報処理装置１０に送信する。ストレージ部２００によるポスティングリストＰＬの転送順番は、転送要求の内容に基づいている。例えば、ストレージ部２００は、クエリベクトルＱＶと代表ベクトルＲＶとの距離が近い方から順に、ポスティングリストＰＬをポスティングリスト受信部１０４に転送する。具体的には、ポスティングリスト決定部１０３が、ストレージ部２００に、距離が近い順にポスティングリストＰＬの転送要求を送信する。そして、ストレージ部２００が、この転送要求に応じて、ポスティングリスト受信部１０４に、距離が近い順にポスティングリストＰＬを転送する。

【0037】

ポスティングリスト受信部１０４は、ポスティングリスト決定部１０３から受信した転送情報に基づいて、ストレージ部２００から転送されたポスティングリストＰＬを受信する。そして、ポスティングリスト受信部１０４は、受信したポスティングリストＰＬ内の各ベクトル情報ＶＩと、クエリベクトルＱＶとの距離を計算し、計算結果を中止処理部１０５に送信する。

【0038】

中止処理部１０５は、ポスティングリスト受信部１０４から受信した計算結果に基づいて、ポスティングリストＰＬの転送処理を中止するか否かを判定する。そして、中止処理部１０５は、転送処理を中止しない場合、後続のポスティングリストＰＬを受信するようにポスティングリスト受信部１０４に通知する。一方で、中止処理部１０５は、転送処理を中止する場合、ストレージ部２００とポスティングリスト受信部１０４とのそれぞれに転送処理の中止を通知し、ポスティングリスト受信部１０４から受信した計算結果を近傍ベクトル決定部１０６に送信する。なお、中止処理部１０５は、転送処理を中止するか否かに依らずに、ポスティングリスト受信部１０４から受信した計算結果を近傍ベクトル決定部１０６に送信してもよい。ポスティングリスト受信部１０４は、後続のポスティングリストＰＬの受信の通知を受信することなく、継続してポスティングリストＰＬを受信してもよい。つまり、中止処理部１０５による後続のポスティングリストＰＬの受信の通知は、省略されてもよい。中止処理部１０５は、ストレージ部２００に直接でなく、ポスティングリスト受信部１０４を経由して、後続のポスティングリストＰＬの転送処理の中止をストレージ部２００に通知してもよい。

【0039】

近傍ベクトル決定部１０６は、中止処理部１０５から受信した計算結果に基づいて、近傍ベクトルＮＶを決定する。そして、近傍ベクトル決定部１０６は、決定した近傍ベクトルＮＶを外部へ出力する。なお、近傍ベクトル決定部１０６は、探索動作の設定に応じて、１つ以上の近傍ベクトルＮＶを決定し、外部へ出力し得る。

【0040】

＜１－２＞情報処理システム１の動作
図８は、第１実施形態に係る情報処理システム１における探索動作の一例を示すフローチャートである。以下に、図８を参照して、第１実施形態の情報処理方法として、第１実施形態に係る情報処理システム１における探索動作の一例について説明する。

【0041】

第１実施形態の探索動作が開始すると、まず、情報処理装置１０は、クエリベクトルＱＶを受信する（Ｓ１０）。クエリベクトルＱＶは、外部から受信したクエリに基づいて入出力回路１４により生成されたベクトルであってもよいし、情報処理システム１の外部から受信したベクトルであってもよい。

【0042】

次に、情報処理装置１０は、第１探索処理を実行する（Ｓ１１）。すなわち、情報処理装置１０は、クエリベクトルＱＶと、ポスティングリストＰＬの代表ベクトルＲＶとの距離に基づいて、ストレージ装置２０からＲＡＭ１３に転送するポスティングリストＰＬを決定する。

【0043】

次に、情報処理装置１０は、ポスティングリストＰＬの転送要求をストレージ装置２０に送信する（Ｓ１２）。この転送要求は、Ｓ１１の処理により決定されたポスティングリストＰＬのアドレス情報を含む。すると、ストレージ装置２０のコントローラ３０は、転送要求に含まれたアドレス情報を対象とした読み出し命令を待ち行列に格納する。そして、コントローラ３０は、待ち行列に格納された読み出し命令に応じて、不揮発性記憶装置４０からポスティングリストＰＬを読み出す。

【0044】

次に、情報処理装置１０は、ストレージ装置２０からポスティングリストＰＬを受信する（Ｓ１３）。すなわち、Ｓ１２の処理に基づいて読み出されたポスティングリストＰＬが、ストレージ装置２０から情報処理装置１０に転送される。

【0045】

次に、情報処理装置１０は、第２探索処理を実行する（Ｓ１４）。すなわち、情報処理装置１０は、クエリベクトルＱＶと、受信したポスティングリストＰＬ内の各ベクトル情報ＶＩとの距離を計算する。なお、Ｓ１４の処理は、Ｓ１３の処理において１つ以上のベクトル情報ＶＩが受信されたタイミングで開始してもよい。つまり、Ｓ１３の処理の一部と、Ｓ１４の処理の一部とは並列に実行されてもよい。

【0046】

次に、情報処理装置１０は、転送中止条件が満たされているか否かを確認する（Ｓ１５）。転送中止条件は、ストレージ装置２０から情報処理装置１０へのポスティングリストＰＬの転送を中止するか否かの判定に使用される。転送中止条件としては、様々な条件が使用され得る。転送中止条件の具体例については、第３～第５実施形態で説明する。

【0047】

Ｓ１５の処理において、転送中止条件が満たされていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、情報処理装置１０は、Ｓ１３の処理に進む。すなわち、情報処理装置１０は、次のポスティングリストＰＬを受信し、第２探索処理を実行する。

【0048】

Ｓ１５の処理において、転送中止条件が満たされている場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、情報処理装置１０は、Ｓ１６の処理に進む。

【0049】

Ｓ１６の処理において、情報処理装置１０は、転送中止要求をストレージ装置２０に送信する。転送中止要求を受信したストレージ装置２０は、転送要求に基づいたポスティングリストＰＬの転送を中止する。このとき、ストレージ装置２０は、転送中止要求を受信した時点で転送途中であったポスティングリストＰＬの情報処理装置１０への転送を直ちに中止してもよいし、そのポスティングリストＰＬが情報処理装置１０へ転送されてから、後続のポスティングリストＰＬの転送を中止してもよい。ポスティングリストＰＬの転送を中止する処理は、例えば、Ｓ１２の処理により待ち行列に格納され且つ実行されていない読み出し命令を破棄する処理を含む。また、Ｓ１６の処理は、“情報処理装置１０が、転送中止要求を使用せずに、転送中止条件が満たされた後に受信したポスティングリストＰＬを無視する”という処理に置き換えられてもよい。

【0050】

その後、情報処理装置１０は、少なくとも１つの近傍ベクトルＮＶを出力する（Ｓ１７）。Ｓ１７の処理において出力される近傍ベクトルＮＶは、Ｓ１４の処理の結果に基づいて決定される。Ｓ１７の処理において出力される近傍ベクトルＮＶの数は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。Ｓ１７の処理が終了すると、情報処理装置１０は、図８の一連の処理を終了する。

【0051】

図９は、第１実施形態に係る情報処理システム１の探索動作において受信したポスティングリスト数と距離との関係の一例を示すグラフである。横軸は、情報処理装置１０が受信したポスティングリストＰＬの数に対応する。縦軸は、クエリベクトルＱＶとの距離に対応する。破線により示された代表点との距離は、直近で受信したポスティングリストＰＬの代表ベクトルＲＶとクエリベクトルＱＶとの距離に対応する。実線により示された近傍点との最短距離は、直近で受信したポスティングリストＰＬに含まれた複数のベクトル情報ＶＩのうち、最もクエリベクトルＱＶに近いベクトル情報ＶＩに対応する。

【0052】

図９に示すように、代表点（代表ベクトルＲＶ）との距離は、情報処理装置１０が受信したポスティングリストＰＬの数が増えるほど遠くなる。言い換えると、クエリベクトルＱＶとの距離は、後に受信するポスティングリストＰＬの代表点ほど遠くなる。一方で、近傍点との最短距離は、代表点との距離が近いほど近くなるわけではない。このように、受信したポスティングリストＰＬの数と、正解ベクトルが発見されるポスティングリストＰＬの場所との相関は小さい。このため、情報処理装置１０は、例えば、受信したポスティングリストＰＬ毎の第２探索処理により正解ベクトルを発見したことに基づいて、ポスティングリストＰＬの転送を中止するように構成される。

【0053】

図１０は、第１実施形態に係る情報処理システム１における探索動作の処理シーケンスの一例を示すシーケンス図である。以下に、図１０を参照して、第１実施形態に係る情報処理システム１における探索動作の処理シーケンスの一例について説明する。

【0054】

情報処理装置１０のＣＰＵ１１は、クエリベクトルＱＶを受信すると、第１探索処理を実行し、第１探索処理により決定されたポスティングリストＰＬの転送をストレージ装置２０に要求をする（転送要求）。本例における転送要求は、５つ以上のポスティングリストＰＬを情報処理装置１０へ転送することをストレージ装置２０に指示している。

【0055】

すると、ストレージ装置２０は、ＣＰＵ１１から受信した転送要求に基づいて、ポスティングリストＰＬ（１）～ＰＬ（４）を含む５つ以上のポスティングリストＰＬの情報処理装置１０への転送を開始する。ＣＰＵ１１は、ストレージ装置２０からポスティングリストＰＬを受信すると、受信したポスティングリストＰＬに含まれた複数のベクトル情報ＶＩを対象とした第２探索処理を実行する。そして、ＣＰＵ１１は、第２探索処理を実行しつつ、第２探索処理により得られた情報に基づいて、ポスティングリストＰＬの受信を打ち切ることが可能かどうかを判定する。

【0056】

本例では、ポスティングリストＰＬ（３）が正解ベクトルを含んでいる（正解検出）。ＣＰＵ１１は、正解ベクトルを検出したことに基づいて、転送中止要求（中止指示）をストレージ装置２０に送信する。また、本例では、ストレージ装置２０が中止指示を受信した時点で転送途中であったポスティングリストＰＬ（４）が情報処理装置１０へ転送され、ＣＰＵ１１がポスティングリストＰＬ（４）に対する第２探索処理を実行している。そして、ＣＰＵ１１は、ポスティングリストＰＬ（１）～ＰＬ（４）のそれぞれの第２探索処理の結果に基づいて近傍ベクトルＮＶを決定し、決定した近傍ベクトルＮＶをクエリに対する回答として出力する。

【0057】

以上のように、情報処理装置１０は、第１探索処理により決定されたポスティングリストＰＬ（５）以降の、ストレージ装置２０から情報処理装置１０のメモリ（ＲＡＭ１３）への転送を省略することができる。その結果、情報処理装置１０は、転送を省略したポスティングリストＰＬの数に応じて、レイテンシを低減することができる。なお、本例では、ポスティングリストＰＬ（３）に正解ベクトルが含まれているため、ポスティングリストＰＬ（４）の情報処理装置１０への転送が中止されてもよい。第１実施形態に係る情報処理装置１０は、正解ベクトルを検出したことに基づいて、第１探索処理により決定された複数のポスティングリストＰＬの転送の一部を中止若しくは無視するように構成されていればよい。

【0058】

＜１－３＞第１実施形態の効果
以上で説明した情報処理システム１に依れば、検索精度の低下を抑制し且つレイテンシを下げることができる。以下に、第１実施形態の効果の詳細について説明する。

【0059】

ＩＴ技術を利用した業務効率化などを目的として、非構造化データの重要性が高まっている。非構造化データの用途は、多岐にわたる。そして、非構造化データのデータ量は、構造化データのデータ量と比べて大きい傾向を有する。このような大量の非構造化データから所望のデータを検索する技術として、近似最近傍探索という技術が知られている。しかしながら、非構造化データのデータ量の増加やメモリ価格の高騰に伴い、近似最近傍探索を実行するための情報処理システムのコストの高騰が進行している。

【0060】

そこで、情報処理システムのコストの抑制のために、検索データの一部をＨＤＤやＳＳＤなどのストレージ装置に格納する近似最近傍探索手法が提案されている。近似最近傍探索は、ストレージ装置に格納されたポスティングリストＰＬの代表ベクトルＲＶを対象とした第１探索処理と、第１探索処理に基づいて決定されたポスティングリストＰＬを対象とした第２探索処理とによって、メモリ容量を抑制しつつ実行され得る。このような近似最近傍探索手法は、さらにレイテンシを抑制するために、正解ベクトルを精度よく見つけることができ且つポスティングリストＰＬの転送数を減らせることが好ましい。

【0061】

これに対して、第１実施形態に係る情報処理システム１の情報処理装置１０は、第１探索手法によって決定されたポスティングリストＰＬを受信しつつ、受信したポスティングリストＰＬから得られる情報に基づいて、ポスティングリストＰＬの転送を継続するか否かを判定する。具体的には、情報処理装置１０は、転送中止条件が満たされたか否か（例えば、正解ベクトルを検出したか否か）に応じて、後続のポスティングリストＰＬの転送を中止する。

【0062】

その結果、第１実施形態に係る情報処理システム１は、探索動作において、探索精度の劣化を抑制しつつ、ポスティングリストＰＬの転送数を減らすことができる。従って、第１実施形態に係る情報処理システム１は、探索精度を維持しつつレイテンシを下げることができる。

【0063】

＜２＞第２実施形態
第２実施形態に係る情報処理システム１Ａは、第１実施形態に係る情報処理システム１と同様のハードウェア構成を備え、探索動作を実行可能に構成される。そして、情報処理システム１Ａは、ストレージ装置２０に対するポスティングリストＰＬの転送指示をするか否かを、所定の転送単位毎に判定するように構成される。以下に、第２実施形態に係る情報処理システム１Ａについて、第１実施形態と異なる点を主に説明する。

【0064】

＜２－１＞情報処理システム１Ａの機能構成
図１１は、第２実施形態に係る情報処理システム１Ａの機能構成の一例を示すブロック図である。図１１に示すように、情報処理システム１Ａは、距離計算部１０１、代表ベクトル管理部１０２、ポスティングリスト決定部１０３Ａ、ポスティングリスト受信部１０４、中止処理部１０５Ａ、近傍ベクトル決定部１０６、及びストレージ部２００を備えるコンピュータとして機能する。距離計算部１０１、代表ベクトル管理部１０２、ポスティングリスト決定部１０３Ａ、ポスティングリスト受信部１０４、中止処理部１０５Ａ、及び近傍ベクトル決定部１０６は、第２実施形態に係る情報処理装置１０Ａに対応する。

【0065】

ポスティングリスト決定部１０３Ａは、距離計算部１０１から受信した、クエリベクトルＱＶと代表ベクトルＲＶとの距離の計算結果に基づいて、第１探索処理を実行する。ポスティングリスト決定部１０３Ａは、第１探索処理によって、ストレージ部２００に転送させる複数のポスティングリストＰＬを決定する。そして、ポスティングリスト決定部１０３Ａは、転送が決定された複数のポスティングリストＰＬを複数のグループに分けて、グループ単位でストレージ部２００に送信可能に構成される。また、ポスティングリスト決定部１０３Ａは、転送要求を送信した複数のポスティングリストＰＬのリストを含む転送情報を、ポスティングリスト受信部１０４に送信する。ポスティングリスト決定部１０３Ａは、中止処理部１０５Ａの指示に基づいて、次のグループのポスティングリストＰＬの転送要求をストレージ部２００に送信するか否かを決定する。

【0066】

中止処理部１０５Ａは、ポスティングリスト受信部１０４から受信した計算結果に基づいて、ポスティングリストＰＬの転送処理を中止するか否かを判定する。そして、中止処理部１０５Ａは、転送処理を中止しない場合、次のグループのポスティングリストＰＬの転送の開始を、ポスティングリスト決定部１０３Ａに要求する。一方で、中止処理部１０５Ａは、転送処理を中止する場合、ポスティングリスト決定部１０３Ａとポスティングリスト受信部１０４とのそれぞれに転送処理の中止を通知し、ポスティングリスト受信部１０４から受信した計算結果を近傍ベクトル決定部１０６に送信する。ポスティングリスト決定部１０３Ａは、転送処理の中止が通知されると、転送要求を送信していないグループのポスティングリストＰＬの転送処理を中止する。なお、ポスティングリスト決定部１０３Ａは、次のグループのポスティングリストＰＬの転送の開始要求を受信することなく、次のグループのポスティングリストＰＬの転送を開始してもよい。つまり、中止処理部１０５Ａによる次のグループのポスティングリストＰＬの転送の開始要求は、省略されてもよい。中止処理部１０５Ａは、ポスティングリスト決定部１０３Ａに直接でなく、ポスティングリスト受信部１０４を経由して、後続のグループのポスティングリストＰＬの転送処理の中止をポスティングリスト決定部１０３Ａに通知してもよい。

【0067】

第２実施形態に係る情報処理システム１Ａのその他の構成は、第１実施形態に係る情報処理システム１と同様である。

【0068】

＜２－２＞情報処理システム１Ａの動作
図１２は、第２実施形態に係る情報処理システム１Ａにおける探索動作の一例を示すフローチャートである。以下に、図１２を参照して、第２実施形態の情報処理方法として、第２実施形態に係る情報処理システム１Ａにおける探索動作の一例について説明する。

【0069】

第２実施形態の探索動作が開始すると、まず、情報処理装置１０Ａは、第１実施形態と同様に、クエリベクトルＱＶを受信し（Ｓ１０）、第１探索処理を実行する（Ｓ１１）。

【0070】

次に、情報処理装置１０Ａは、ポスティングリストＰＬのグループ化処理を実行する（Ｓ２０）。すなわち、情報処理装置１０Ａは、第１探索処理により決定された複数のポスティングリストＰＬを、Ｋ個（Ｋは、２以上の整数）のグループに分類する。各グループに割り当てられるポスティングリストＰＬの数は、固定されてもよいし、異なっていてもよい。

【0071】

次に、情報処理装置１０Ａは、第ｋグループのポスティングリストＰＬの転送要求をストレージ装置２０に送信する（Ｓ２１）。“ｋ”は、１以上Ｋ以下の整数であり、探索動作の初回のＳ２１の処理においては“１”である。すなわち、初回のＳ２１の処理において、情報処理装置１０Ａは、Ｋ個のグループのうち第１グループのポスティングリストＰＬの転送要求を、ストレージ装置２０に送信する。

【0072】

次に、情報処理装置１０Ａは、ストレージ装置２０から第ｋグループのポスティングリストＰＬを受信する（Ｓ２２）。第ｋグループのポスティングリストＰＬは、ｋの数値が小さいほど、クエリベクトルＱＶと代表ベクトルＲＶとの距離が近いポスティングリストＰＬを含むグループに対応する。

【0073】

次に、情報処理装置１０Ａは、第１実施形態と同様に、第２探索処理を実行する（Ｓ１４）。すなわち、情報処理装置１０Ａは、第ｋグループに含まれる複数のポスティングリストＰＬを対象とした第２探索処理を実行する。

【0074】

次に、情報処理装置１０Ａは、第１実施形態と同様に、転送中止条件が満たされているか否かを確認する（Ｓ１５）。

【0075】

Ｓ１５の処理において、転送中止条件が満たされていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、情報処理装置１０Ａは、ｋをインクリメントする（Ｓ２３）。その後、情報処理装置１０Ａは、Ｓ２１の処理に進む。言い換えると、情報処理装置１０Ａは、Ｓ２３の処理を介することによって、次のグループのポスティングリストＰＬを対象とした転送要求と、ポスティングリストＰＬの受信と、第２探索処理とを実行する。

【0076】

Ｓ１５の処理において、転送中止条件が満たされている場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、情報処理装置１０Ａは、Ｓ１７の処理に進む。すなわち、第２実施形態の探索動作では、図８に示したＳ１６の処理が省略されている。

【0077】

Ｓ１７の処理において、情報処理装置１０Ａは、第１実施形態と同様に、少なくとも１つの近傍ベクトルＮＶを出力する。Ｓ１７の処理が終了すると、情報処理装置１０Ａは、図１２の一連の処理を終了する。

【0078】

図１３は、第２実施形態に係る情報処理システム１Ａにおける探索動作の処理シーケンスの一例を示すシーケンス図である。以下に、図１３を参照して、第２実施形態に係る情報処理システム１Ａにおける探索動作の処理シーケンスの一例について説明する。

【0079】

情報処理装置１０Ａは、クエリベクトルＱＶを受信すると、第１探索処理を実行し、第１探索処理により決定された複数のポスティングリストＰＬの転送をストレージ装置２０に要求をする（転送要求）。本例では、情報処理装置１０Ａは、第１探索処理で決定された複数のポスティングリストＰＬを、３個単位でグループ化している。このため、情報処理装置１０Ａは、３つのポスティングリストＰＬ（１）～ＰＬ（３）を情報処理装置１０Ａへ転送することをストレージ装置２０に指示している。

【0080】

すると、ストレージ装置２０は、転送要求に基づいて、ポスティングリストＰＬ（１）～ＰＬ（３）の情報処理装置１０Ａへの転送を開始する。情報処理装置１０Ａは、ストレージ装置２０からポスティングリストＰＬを受信すると、受信したポスティングリストＰＬに含まれた複数のベクトル情報ＶＩを対象とした第２探索処理を実行する。そして、情報処理装置１０Ａは、第２探索処理を実行しつつ、第２探索処理により得られた情報に基づいて、ポスティングリストＰＬの受信を打ち切ることが可能かどうかを判定する。

【0081】

本例では、ポスティングリストＰＬ（１）～ＰＬ（３）が、正解ベクトルを含んでいない（正解未検出）。この場合、情報処理装置１０Ａは、正解未検出であることに基づいて、次のグループのポスティングリストＰＬ（４）～ＰＬ（６）を情報処理装置１０Ａへ転送することをストレージ装置２０に指示する（転送要求）。

【0082】

すると、ストレージ装置２０は、転送要求に基づいて、ポスティングリストＰＬ（４）～ＰＬ（６）の情報処理装置１０Ａへの転送を開始する。情報処理装置１０Ａは、ストレージ装置２０からポスティングリストＰＬを受信すると、受信したポスティングリストＰＬに含まれた複数のベクトル情報ＶＩを対象とした第２探索処理を実行する。そして、情報処理装置１０Ａは、第２探索処理を実行しつつ、第２探索処理により得られた情報に基づいて、ポスティングリストＰＬの受信を打ち切ることが可能かどうかを判定する。

【0083】

本例では、ポスティングリストＰＬ（５）が正解ベクトルを含んでいる（正解検出）、情報処理装置１０Ａは、正解ベクトルを検出したことに基づいて、残りのグループのポスティングリストＰＬの転送要求を中止する。そして、情報処理装置１０Ａは、ポスティングリストＰＬ（１）～ＰＬ（６）のそれぞれの第２探索処理の結果に基づいて近傍ベクトルＮＶを決定し、決定した近傍ベクトルＮＶをクエリに対する回答として出力する。

【0084】

以上で説明されたように、情報処理装置１０Ａは、ポスティングリストＰＬの転送要求と転送中止条件の判定との組を、ポスティングリストＰＬのグループ単位で実行する。このため、情報処理装置１０Ａは、１つのクエリに対する探索動作において、ストレージ装置２０に対するポスティングリストＰＬの転送要求を、第１探索処理により選択されたポスティングリストＰＬの数よりも少ない複数回実行し得る。具体的には、例えば、情報処理装置１０Ａが、第１探索処理により１００個のポスティングリストＰＬが選択された場合に、１０個ずつポスティングリストＰＬの転送要求を実行し、１０個のポスティングリストＰＬを受信する度に転送中止するか否かを判定をしてもよい。

【0085】

＜２－３＞第２実施形態の効果
第２実施形態に係る情報処理システム１Ａの情報処理装置１０は、第１探索処理により決定されたポスティングリストＰＬの転送を転送するか否かを、グループ単位で判定する。その結果、第２実施形態に係る情報処理システム１Ａは、第１実施形態と同様に、探索精度を維持しつつレイテンシを下げることができる。情報処理システム１Ａは、第１実施形態よりも転送要求の頻度を下げることができるので、第１実施形態よりもレイテンシを更に下げることができる。さらに、情報処理システム１Ａは、ポスティングリストＰＬの転送中止に関する処理を簡潔にすることができる。

【0086】

＜３＞第３実施形態
第３実施形態に係る情報処理システム１Ｂは、第１実施形態に係る情報処理システム１と同様のハードウェア構成を備え、探索動作を実行可能に構成される。そして、情報処理システム１Ｂでは、転送中止条件が、受信したベクトル情報ＶＩの個数に基づいて設定される。以下に、第３実施形態に係る情報処理システム１Ａの詳細について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。

【0087】

＜３－１＞情報処理システム１Ｂの機能構成
図１４は、第３実施形態に係る情報処理システム１Ｂの機能構成の一例を示すブロック図である。図１４に示すように、情報処理システム１Ｂは、距離計算部１０１、代表ベクトル管理部１０２、ポスティングリスト決定部１０３、ポスティングリスト受信部１０４Ａ、中止処理部１０５Ｂ、近傍ベクトル決定部１０６、ベクトル個数判定部１０７、及びストレージ部２００を備えるコンピュータとして機能する。距離計算部１０１、代表ベクトル管理部１０２、ポスティングリスト決定部１０３、ポスティングリスト受信部１０４Ａ、中止処理部１０５Ｂ、近傍ベクトル決定部１０６、及びベクトル個数判定部１０７は、第３実施形態に係る情報処理装置１０Ｂに対応する。

【0088】

ポスティングリスト受信部１０４Ａは、ポスティングリスト決定部１０３から受信した転送情報に基づいて、ストレージ部２００から転送されたポスティングリストＰＬを受信する。そして、ポスティングリスト受信部１０４Ａは、受信したポスティングリストＰＬ内の各ベクトル情報ＶＩと、クエリベクトルＱＶとの距離を計算し、計算結果を中止処理部１０５Ｂに送信する。さらに、ポスティングリスト受信部１０４Ａは、受信したポスティングリストＰＬに含まれたベクトル情報ＶＩの数に関する個数情報を、ベクトル個数判定部１０７に送信する。

【0089】

ベクトル個数判定部１０７は、ポスティングリスト受信部１０４Ａから受信した個数情報に基づいて、探索処理において受信したベクトル情報ＶＩの総数を計算する。そして、ベクトル個数判定部１０７は、ベクトル情報ＶＩの総数と、予め設定された閾値とを比較して、ポスティングリストＰＬの転送を中止するか否かを判定する。それから、ベクトル個数判定部１０７は、判定結果を、中止処理部１０５Ｂに送信する。

【0090】

中止処理部１０５Ｂは、ベクトル個数判定部１０７から受信した判定結果に基づいて、ポスティングリストＰＬの転送処理を中止するか否かを判定する。そして、中止処理部１０５Ｂは、転送処理を中止しない場合、後続のポスティングリストＰＬを受信するようにポスティングリスト受信部１０４Ａに通知する。一方で、中止処理部１０５Ｂは、転送処理を中止する場合、ストレージ部２００とポスティングリスト受信部１０４Ａとのそれぞれに転送処理の中止を通知し、ポスティングリスト受信部１０４Ａから受信した計算結果を近傍ベクトル決定部１０６に送信する。なお、ポスティングリスト受信部１０４Ａは、後続のポスティングリストＰＬの受信の通知を受信することなく、継続してポスティングリストＰＬを受信してもよい。つまり、中止処理部１０５Ｂによる後続のポスティングリストＰＬの受信の通知は、省略されてもよい。中止処理部１０５Ｂは、ストレージ部２００に直接でなく、ポスティングリスト受信部１０４Ａを経由して、後続のポスティングリストＰＬの転送処理の中止をストレージ部２００に通知してもよい。

【0091】

第３実施形態に係る情報処理システム１Ｂのその他の構成は、第１実施形態に係る情報処理システム１と同様である。

【0092】

＜３－２＞情報処理システム１Ｂの動作
図１５は、第３実施形態に係る情報処理システム１Ｂにおける探索動作の一例を示すフローチャートである。以下に、図１５を参照して、第３実施形態の情報処理方法として、第３実施形態に係る情報処理システム１Ｂにおける探索動作の一例について説明する。

【0093】

第３実施形態の探索動作が開始すると、まず、情報処理装置１０Ｂは、第１実施形態と同様に、クエリベクトルＱＶを受信し（Ｓ１０）、第１探索処理を実行し（Ｓ１１）、ポスティングリストＰＬの転送要求をストレージ装置２０に送信する（Ｓ１２）。そして、情報処理装置１０Ｂは、第１実施形態と同様に、ストレージ装置２０からポスティングリストＰＬを受信し（Ｓ１３）、第２探索処理を実行する（Ｓ１４）。

【0094】

次に、情報処理装置１０Ｂは、受信したベクトル情報ＶＩの総数をカウントする（Ｓ３０）。言い換えると、Ｓ３０の処理において、情報処理装置１０Ｂは、探索動作が開始してから現在までに受信した各ポスティングリストＰＬに含まれたベクトル情報ＶＩの数を算出する。

【0095】

次に、情報処理装置１０Ｂは、受信したベクトル情報ＶＩの総数が所定の閾値ＴＨ１を超えたか否かを確認する（Ｓ３１）。閾値ＴＨ１は、情報処理システム１Ｂにおける転送中止条件に関連付けられ、事前に設定される個数のパラメータである。

【0096】

Ｓ３１の処理において、受信したベクトル情報ＶＩの総数が所定の閾値ＴＨ１を超えていないことが確認された場合（Ｓ３１：ＮＯ）、情報処理装置１０Ｂは、Ｓ１３の処理に進む。すなわち、情報処理装置１０Ｂは、次のポスティングリストＰＬを受信し、第２探索処理を実行する。

【0097】

Ｓ３１の処理において、受信したベクトル情報ＶＩの総数が所定の閾値ＴＨ１を超えていることが確認された場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、情報処理装置１０Ｂは、Ｓ１６の処理に進む。

【0098】

Ｓ１６の処理において、情報処理装置１０Ｂは、第１実施形態と同様に、転送中止要求をストレージ装置２０に送信する。その後、情報処理装置１０Ｂは、第１実施形態と同様に、少なくとも１つの近傍ベクトルＮＶを出力する（Ｓ１７）。Ｓ１７の処理が終了すると、情報処理装置１０Ｂは、図１５の一連の処理を終了する。

【0099】

＜３－３＞第３実施形態の効果
第３実施形態に係る情報処理システム１Ｂは、近似最近傍探索におけるレイテンシの最大値を略一定にすることができる。従って、情報処理システム１Ｂは、第１実施形態の効果だけでなく、レイテンシの悪化を抑制することができる。

【0100】

＜４＞第４実施形態
第４実施形態に係る情報処理システム１Ｃは、第１実施形態に係る情報処理システム１と同様のハードウェア構成を備え、探索動作を実行可能に構成される。そして、情報処理システム１Ｃでは、転送中止条件が、受信したベクトル情報ＶＩとクエリベクトルＱＶとの距離の最小値に基づいて設定される。以下に、第４実施形態に係る情報処理システム１Ｃの詳細について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。

【0101】

＜４－１＞情報処理システム１Ｃの機能構成
図１６は、第４実施形態に係る情報処理システム１Ｃの機能構成の一例を示すブロック図である。図１６に示すように、情報処理システム１Ｃは、距離計算部１０１、代表ベクトル管理部１０２、ポスティングリスト決定部１０３、ポスティングリスト受信部１０４Ｂ、中止処理部１０５Ｃ、近傍ベクトル決定部１０６、距離閾値判定部１０８、及びストレージ部２００を備えるコンピュータとして機能する。距離計算部１０１、代表ベクトル管理部１０２、ポスティングリスト決定部１０３、ポスティングリスト受信部１０４Ｂ、中止処理部１０５Ｃ、近傍ベクトル決定部１０６、及び距離閾値判定部１０８は、第４実施形態に係る情報処理装置１０Ｃに対応する。

【0102】

ポスティングリスト受信部１０４Ｂは、ポスティングリスト決定部１０３から受信した転送情報に基づいて、ストレージ部２００から転送されたポスティングリストＰＬを受信する。そして、ポスティングリスト受信部１０４Ｂは、受信したポスティングリストＰＬ内の各ベクトル情報ＶＩと、クエリベクトルＱＶとの距離を計算し、計算結果を中止処理部１０５Ｃと距離閾値判定部１０８とのそれぞれに送信する。

【0103】

距離閾値判定部１０８は、ポスティングリスト受信部１０４Ｂから受信したベクトル情報ＶＩに基づいて、探索処理において受信したベクトル情報ＶＩとクエリベクトルＱＶとの最短距離を計算する。そして、距離閾値判定部１０８は、最短距離の計算結果と、予め設定された閾値とを比較して、ポスティングリストＰＬの転送を中止するか否かを判定する。それから、距離閾値判定部１０８は、判定結果を、中止処理部１０５Ｃに送信する。

【0104】

中止処理部１０５Ｃは、距離閾値判定部１０８から受信した判定結果に基づいて、ポスティングリストＰＬの転送処理を中止するか否かを判定する。そして、中止処理部１０５Ｃは、転送処理を中止しない場合、後続のポスティングリストＰＬを受信するようにポスティングリスト受信部１０４Ｂに通知する。一方で、中止処理部１０５Ｃは、転送処理を中止する場合、ストレージ部２００とポスティングリスト受信部１０４Ｂとのそれぞれに転送処理の中止を通知し、ポスティングリスト受信部１０４Ｂから受信した計算結果を近傍ベクトル決定部１０６に送信する。なお、ポスティングリスト受信部１０４Ｂは、後続のポスティングリストＰＬの受信の通知を受信することなく、継続してポスティングリストＰＬを受信してもよい。つまり、中止処理部１０５Ｃによる後続のポスティングリストＰＬの受信の通知は、省略されてもよい。中止処理部１０５Ｃは、ストレージ部２００に直接でなく、ポスティングリスト受信部１０４Ｂを経由して、後続のポスティングリストＰＬの転送処理の中止をストレージ部２００に通知してもよい。

【0105】

第４実施形態に係る情報処理システム１Ｃのその他の構成は、第１実施形態に係る情報処理システム１と同様である。

【0106】

＜４－２＞情報処理システム１Ｃの動作
図１７は、第４実施形態に係る情報処理システム１Ｃにおける探索動作の一例を示すフローチャートである。以下に、図１７を参照して、第４実施形態の情報処理方法として、第４実施形態に係る情報処理システム１Ｃにおける探索動作の一例について説明する。

【0107】

第４実施形態の探索動作が開始すると、まず、情報処理装置１０Ｃは、第１実施形態と同様に、クエリベクトルＱＶを受信し（Ｓ１０）、第１探索処理を実行し（Ｓ１１）、ポスティングリストＰＬの転送要求をストレージ装置２０に送信する（Ｓ１２）。そして、情報処理装置１０Ｃは、第１実施形態と同様に、ストレージ装置２０からポスティングリストＰＬを受信し（Ｓ１３）、第２探索処理を実行する（Ｓ１４）。

【0108】

次に、情報処理装置１０Ｃは、最短距離を算出する（Ｓ４０）。言い換えると、Ｓ４０の処理において、情報処理装置１０Ｃは、探索動作が開始してから現在までに受信した各ポスティングリストＰＬに含まれた各ベクトル情報ＶＩとクエリベクトルＱＶとの距離の計算結果のうち最短の距離を算出する。

【0109】

次に、情報処理装置１０Ｃは、最短距離が所定の閾値ＴＨ２よりも近いか否かを確認する（Ｓ４１）。閾値ＴＨ２は、情報処理システム１Ｂにおける転送中止条件に関連付けられ、事前に設定されるベクトルのパラメータである。

【0110】

Ｓ４１の処理において、最短距離が所定の閾値ＴＨ２よりも近くないことが確認された場合（Ｓ４１：ＮＯ）、情報処理装置１０Ｃは、Ｓ１３の処理に進む。すなわち、情報処理装置１０Ｃは、次のポスティングリストＰＬを受信し、第２探索処理を実行する。

【0111】

Ｓ４１の処理において、最短距離が所定の閾値ＴＨ２よりも近いことが確認された場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、情報処理装置１０Ｃは、Ｓ１６の処理に進む。

【0112】

Ｓ１６の処理において、情報処理装置１０Ｃは、第１実施形態と同様に、転送中止要求をストレージ装置２０に送信する。その後、情報処理装置１０Ｃは、第１実施形態と同様に、少なくとも１つの近傍ベクトルＮＶを出力する（Ｓ１７）。Ｓ１７の処理が終了すると、情報処理装置１０Ｃは、図１７の一連の処理を終了する。

【0113】

＜４－３＞第４実施形態の効果
第４実施形態に係る情報処理システム１Ｃは、所定の閾値に基づいて、近似最近傍探索における探索精度を変更できる。従って、情報処理システム１Ｃは、第１実施形態の効果だけでなく、ユーザの要求に応じた探索精度を実現できる。

【0114】

＜５＞第５実施形態
第５実施形態に係る情報処理システム１Ｄは、第１実施形態に係る情報処理システム１と同様のハードウェア構成を備え、探索動作を実行可能に構成される。そして、情報処理システム１Ｄでは、転送中止条件が、ベクトル情報ＶＩとクエリベクトルＱＶとの距離の統計量に基づいて設定される。以下に、第５実施形態に係る情報処理システム１Ｄの詳細について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。

【0115】

＜５－１＞情報処理システム１Ｄの機能構成
図１８は、第５実施形態に係る情報処理システム１Ｄの機能構成の一例を示すブロック図である。図１８に示すように、情報処理システム１Ｄは、距離計算部１０１、代表ベクトル管理部１０２、ポスティングリスト決定部１０３、ポスティングリスト受信部１０４Ｃ、中止処理部１０５Ｄ、近傍ベクトル決定部１０６、最短距離判定部１０９、統計解析部１１０、及びストレージ部２００を備えるコンピュータとして機能する。距離計算部１０１、代表ベクトル管理部１０２、ポスティングリスト決定部１０３、ポスティングリスト受信部１０４Ｃ、中止処理部１０５Ｄ、近傍ベクトル決定部１０６、最短距離判定部１０９、及び統計解析部１１０は、第５実施形態に係る情報処理装置１０Ｄに対応する。

【0116】

ポスティングリスト受信部１０４Ｃは、ポスティングリスト決定部１０３から受信した転送情報に基づいて、ストレージ部２００から転送されたポスティングリストＰＬを受信する。そして、ポスティングリスト受信部１０４Ｃは、受信したポスティングリストＰＬ内の各ベクトル情報ＶＩと、クエリベクトルＱＶとの距離を計算し、計算結果を中止処理部１０５Ｄと、最短距離判定部１０９と、統計解析部１１０とのそれぞれに送信する。

【0117】

最短距離判定部１０９は、ポスティングリスト受信部１０４Ｃから受信したベクトル情報ＶＩに基づいて、探索処理において受信したベクトル情報ＶＩとクエリベクトルＱＶとの最短距離を計算する。そして、最短距離判定部１０９は、計算結果を中止処理部１０５Ｄに送信する。

【0118】

統計解析部１１０は、ポスティングリストＰＬ毎に、複数のベクトル情報ＶＩとクエリベクトルＱＶとの距離に基づいて統計情報を計算する。統計情報としては、例えば、平均や、標準偏差が使用される。そして、統計解析部１１０は、計算した統計情報を中止処理部１０５Ｄに送信する。

【0119】

中止処理部１０５Ｄは、現在分かっているクエリベクトルＱＶとベクトル情報ＶＩとの最短距離（すなわち、最短距離判定部１０９の計算結果）と、統計解析部１１０から受信した統計情報とを用いて、後続のポスティングリストＰＬを受信した場合に、距離がより近いベクトル情報ＶＩが見つかる可能性が高いかどうかを判定する。そして、中止処理部１０５Ｄは、判定結果に基づいて、ポスティングリストＰＬの転送処理を中止するか否かを判定する。そして、中止処理部１０５Ｄは、転送処理を中止しない場合、後続のポスティングリストＰＬを受信するようにポスティングリスト受信部１０４Ｃに通知する。一方で、中止処理部１０５Ｄは、転送処理を中止する場合、ストレージ部２００とポスティングリスト受信部１０４Ｃとのそれぞれに転送処理の中止を通知し、ポスティングリスト受信部１０４Ｃから受信した計算結果を近傍ベクトル決定部１０６に送信する。なお、ポスティングリスト受信部１０４Ｃは、後続のポスティングリストＰＬの受信の通知を受信することなく、継続してポスティングリストＰＬを受信してもよい。つまり、中止処理部１０５Ｄによる後続のポスティングリストＰＬの受信の通知は、省略されてもよい。中止処理部１０５Ｄは、ストレージ部２００に直接でなく、ポスティングリスト受信部１０４Ｃを経由して、後続のポスティングリストＰＬの転送処理の中止をストレージ部２００に通知してもよい。

【0120】

第５実施形態に係る情報処理システム１Ｄのその他の構成は、第１実施形態に係る情報処理システム１と同様である。

【0121】

＜５－２＞情報処理システム１Ｄの動作
図１９は、第５実施形態に係る情報処理システム１Ｄにおける探索動作の一例を示すフローチャートである。以下に、図１９を参照して、第５実施形態の情報処理方法として、第５実施形態に係る情報処理システム１Ｄにおける探索動作の一例について説明する。

【0122】

第５実施形態の探索動作が開始すると、まず、情報処理装置１０Ｄは、第１実施形態と同様に、クエリベクトルＱＶを受信し（Ｓ１０）、第１探索処理を実行し（Ｓ１１）、ポスティングリストＰＬの転送要求をストレージ装置２０に送信する（Ｓ１２）。そして、情報処理装置１０Ｄは、第１実施形態と同様に、ストレージ装置２０からポスティングリストＰＬを受信し（Ｓ１３）、第２探索処理を実行する（Ｓ１４）。

【0123】

次に、情報処理装置１０Ｄは、受信したポスティングリストＰＬの統計解析を実行する（Ｓ５０）。言い換えると、Ｓ５０の処理において、情報処理装置１０Ｄは、探索動作が開始してから現在までに受信した各ポスティングリストＰＬに含まれたベクトル情報ＶＩとクエリベクトルＱＶとの距離の計算結果のうち最短の距離を算出し、現在のポスティングリストＰＬに含まれた複数のベクトル情報ＶＩに基づく統計情報を算出する。

【0124】

次に、情報処理装置１０Ｄは、現在の最短距離がポスティングリストＰＬの距離分布の所定の範囲外であるか否かを確認する（Ｓ５１）。距離分布は、Ｓ５０の処理により算出された統計情報に対応する。例えば、距離分布は、ポスティングリストＰＬに含まれた複数のベクトル情報ＶＩのそれぞれとクエリベクトルＱＶとの距離の分布である。“所定の範囲”は、例えば、正規分布における±３σの範囲に対応する。

【0125】

Ｓ５１の処理において、現在の最短距離がポスティングリストＰＬの距離分布の所定の範囲外でないことが確認された場合（Ｓ５１：ＮＯ）、情報処理装置１０Ｄは、Ｓ１３の処理に進む。すなわち、情報処理装置１０Ｄは、次のポスティングリストＰＬを受信し、第２探索処理を実行する。

【0126】

Ｓ５１の処理において、現在の最短距離がポスティングリストＰＬの距離分布の所定の範囲外であることが確認された場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、情報処理装置１０Ｄは、Ｓ１６の処理に進む。

【0127】

Ｓ１６の処理において、情報処理装置１０Ｄは、第１実施形態と同様に、転送中止要求をストレージ装置２０に送信する。その後、情報処理装置１０Ｄは、第１実施形態と同様に、少なくとも１つの近傍ベクトルＮＶを出力する（Ｓ１７）。Ｓ１７の処理が終了すると、情報処理装置１０Ｄは、図１９の一連の処理を終了する。

【0128】

（統計解析の具体例）
以下に、図２０及び図２１を用いて、Ｓ５０の処理における統計解析と、Ｓ５１の処理における判定方法の具体例について説明する。図２０及び図２１は、第５実施形態に係る情報処理システム１Ｄの探索動作におけるポスティングリストＰＬ受信時の距離の分布の第１例及び第２例をそれぞれ示す分布図である。図２０及び図２１のそれぞれは、正規分布を仮定した場合における、ポスティングリストＰＬに含まれた複数のベクトル情報ＶＩのそれぞれとクエリベクトルＱＶとの距離の分布の計算結果の一例を示している。“度数”は、その距離に対応するベクトル情報ＶＩの数に対応している。

【0129】

情報処理装置１０Ｄは、Ｓ５０の処理において、ポスティングリストＰＬに含まれた複数のベクトル情報ＶＩとクエリベクトルＱＶとの距離の分布を仮定し、それに必要な統計情報を適用することによって確率を計算し得る。例えば、情報処理装置１０Ｄは、正規分布を仮定した場合に、平均値と標準偏差に基づいて、今わかっている最短距離より近いベクトルが見つかる確率を計算することができる。

【0130】

図２０に示すように、第１例は、ポスティングリストＰＬ受信時の最短距離（正解候補）が、複数のベクトル情報ＶＩのそれぞれとクエリベクトルＱＶとの距離の平均から所定の範囲（±３σの範囲）内である。この場合、情報処理装置１０Ｄは、Ｓ５１の処理において、次のポスティングリストＰＬを受信した場合に、最短距離のベクトル情報ＶＩが見つかる可能性が高いと判断し、ポスティングリストＰＬの転送を継続する。

【0131】

図２１に示すように、第２例は、ポスティングリストＰＬ受信時の最短距離（正解候補）が、複数のベクトル情報ＶＩのそれぞれとクエリベクトルＱＶとの距離の平均から所定の範囲（±３σの範囲）外である。この場合、情報処理装置１０Ｄは、Ｓ５１の処理において、次のポスティングリストＰＬを受信した場合に、最短距離のベクトル情報ＶＩが見つかる可能性が低いと判断し、ポスティングリストＰＬの転送を中止する。

【0132】

なお、情報処理装置１０Ｄは、正規分布以外の分布を仮定することも可能である。つまり、情報処理装置１０Ｄにより仮定される分布は、検索するデータの特性（クエリの種類）に応じて変更されてもよい。情報処理装置１０Ｄは、様々な分布を用いて、統計情報を算出することができる。

【0133】

第５実施形態に係る情報処理システム１Ｄのその他の動作は、第１実施形態に係る情報処理システム１と同様である。

【0134】

＜５－３＞第５実施形態の効果
第５実施形態に係る情報処理システム１Ｄは、統計情報に基づいてポスティングリストＰＬを転送するか否かを判定することによって、正解ベクトルが存在する可能性の低いポスティングリストＰＬの転送を中止（省略）することができる。従って、情報処理システム１Ｄは、探索精度を維持しつつレイテンシを下げることができる。

【0135】

＜６＞その他
上記実施形態は、可能な範囲で組み合わされてもよい。例えば、第２実施形態は、第３～第５実施形態のいずれと組み合わされてもよい。情報処理装置１０は、転送中止条件として、複数の条件を利用してもよい。例えば、情報処理装置１０は、転送中止条件として、第３実施形態で説明された条件と、第４実施形態で説明された条件との両方を利用してもよい。転送中止条件としては、ポスティングリストＰＬの転送の中止の判断に利用可能であれば、様々な条件が使用され得る。

【0136】

上記実施形態において、動作の説明に用いたフローチャートは、あくまで一例である。フローチャートを用いて説明された各動作は、処理の順番が可能な範囲で入れ替えられてもよいし、その他の処理が追加されてもよいし、一部の処理が省略されてもよい。上記実施形態で説明された情報処理装置１０による動作は、ＣＰＵ１１（プロセッサ）による動作とみなされてもよい。本明細書において、第１探索処理によりストレージ装置２０からＲＡＭ１３への転送が決定されたポスティングリストＰＬは、“選択ポスティングリスト”と呼ばれてもよい。

【0137】

上記実施形態において、情報処理装置１０及びコントローラ３０のそれぞれのハードウェア構成は、その他の構成であってもよい。例えば、ＣＰＵの替わりに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、あるいはＦＰＧＡ（field-programmable gate array）などが使用されてもよい。情報処理装置１０及びコントローラ３０のそれぞれが有する各機能は、一部又は全部が専用のハードウェアによって実現されてもよいし、ＣＰＵなどのプロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。すなわち、情報処理装置１０及びコントローラ３０のそれぞれが有する各機能は、コンピュータとプログラムとを用いて実現することができる。プログラムが記憶媒体に記録されてもよいし、プログラムがネットワークを介して提供されてもよい。

【0138】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0139】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…情報処理システム、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…情報処理装置、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…入出力回路、１５…通信インターフェース、２０…ストレージ装置、２５…通信インターフェース、３０…コントローラ、３１…ＣＰＵ、３２…ＲＯＭ、３３…ＲＡＭ、３４…通信インターフェース、３５…ストレージインターフェース、４０…不揮発性記憶装置、１００…距離計算部、１０１…距離計算部、１０２…代表ベクトル管理部、１０３，１０３Ａ…ポスティングリスト決定部、１０４，１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃ…ポスティングリスト受信部、１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃ，１０５Ｄ…中止処理部、１０６…近傍ベクトル決定部、１０７…ベクトル個数判定部、１０８…距離閾値判定部、１０９…最短距離判定部，１１０…統計解析部、２００…ストレージ部、ＰＬ…ポスティングリスト、ＲＶ…代表ベクトル、ＶＩ…ベクトル情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】