[Digital Ising/Annealing High-Speed Optimization Engine] The Ultimate Deep-Tech IP Core for Ultra-Scale Combination & Max-Cut Optimization
- Patent Status: 대한민국 지식재산처(MOIP) 독점 원천 기술 특허 출원 완료 (
제 10-2026-0144385 호) - Academic Status: 글로벌 테크니컬 백서(Technical Whitepaper) 패키징 및 학술 보도 준비 중
- Verification Dataset: 10회 다중 실행(Multi-run) 검증용 정량 통계 데이터셋 내부 보존 및 검증 완료
🧠 Architectural Impact (Memory Bandwidth & Cache Hierarchy): By restructuring coupling matrices into hard-aligned Float32 contiguous arrays, AXIOM DIA completely eliminates the global memory synchronization bottleneck. This drastically minimizes L3 cache miss rates, bypasses the classic Von Neumann Bottleneck at the software-architecture level, and drives core search speeds up to 1.4M+ FLIPS without specialized hardware acceleration.
현대 하이테크 산업에서 거대 조합 최적화(NP-Hard) 문제를 기존 메타휴리스틱(Simulated Annealing 등)으로 해결할 때 마주하는 가장 큰 장벽은 알고리즘의 복잡도가 아닌, **메모리와 CPU 간의 전송 병목인 '폰 노이만 병목(Von Neumann Bottleneck)'**입니다.
AXIOM DIA 프로젝트는 상태 전이 메커니즘을 수학적으로 재설계하고 데이터 레이아웃을 극도로 경량화하여, 소스코드 레벨에서 이 메모리 병목을 완전하게 우회합니다. 불필요한 탐색 비용(Information Cost)을 원천 압축함으로써, 전 세계 최적화 시스템의 에너지 효율성과 연산 속도를 물리적 임계점까지 끌어올립니다.
기존의 고차원 행렬 연산은 스텝마다 거대한 2차원 데이터를 메인 메모리(RAM)에서 긁어오느라 속도가 처참하게 무너집니다.
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On-chip Cache Fitting: 시스템 가중치 행렬
$W$ 를Float32형식의 연속 메모리 배열(np.ascontiguousarray)로 강제 전환하여 CPU 내부의 가장 빠른 메모리인 L3 온칩 캐시 대역폭 내에 완전 수용(Fitting)시켰습니다. -
Warm-up JIT Compilation: LLVM 기반 Numba JIT 컴파일러 가속(
@jit(nopython=True, fastmath=True))을 탑재하였으며, 메인 루프 진입 전 웜업 프리컴파일을 수행하여 실행 즉시 최댓값 속도를 뿜어냅니다.
상태 공간의 웅덩이를 파괴하고 수치 안정성을 확보하기 위한 정밀 제어 시스템입니다.
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동적 수렴도 기반 가변 스케줄링: 고정된 온도를 사용하는 대신, 전체 가중치 합 대비 현재 컷의 실시간 도달율을 기반으로
noise와 전이 감도(kappa)를 매 스텝마다 실시간으로 가변 업데이트하여 상태 전이 확률을 제어합니다. -
Branch-Level Clipping: 수치 연산 장치의 오버플로우를 방지하기 위해 확률 제어 함수 내부의 지수(
exponent) 값을 조건문 분기를 통해 상한 및 하한값($\pm80.0$ )으로 가두어 함수형 오버헤드를 극단적으로 제거했습니다.
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정체 탈출(Perturbation) 루프: 고속 링 버퍼를 활용해 최적 컷의 개선 여부를 실시간 카운트하고, 정체 임계치(
$N \times 10$ ) 초과 시 무작위 스핀을 강제 반전시킵니다. - 에너지 재동기화(Resync): 섭동 발생 이후 시스템이 꼬이지 않도록 전체 하드웨어 에너지 매트릭스를 즉시 재동기화하여 Local Minima(국소 최적해)를 완벽하게 탈출합니다.
10회 다중 독립 실행(10 Multi-Runs) 및 엄밀한 통계 검증 환경에서 Simulated Annealing(SA) 대조군 대비 AXIOM DIA 엔진의 압도적 성능 우위를 실증했습니다.
| Evaluation Metric ( |
Conventional Simulated Annealing (SA) | AXIOM DIA Solver (Ours) | Performance Leap |
|---|---|---|---|
| Achieved Max-Cut Value | ⚡ +52.6% Quality Boost | ||
| Search Speed (FLIPS) | 🚀 1.28M+ High-Throughput | ||
| Statistical Deviation | 🎯 Ultra-Stable Convergence |
시스템 크기
experiments/logs/scaling_run_[timestamp]/
├── scaling_results.json # Structured Statistical JSON metrics
└── maxcut_scaling_performance.png # DPI=300 Statistical scaling benchmark plot
본 레포지토리는 AXIOM DIA 솔버의 상상 생산용 코어 소스코드와 캡슐화된 핵심 가속 커널이 안전하게 관리되는 프라이빗 지산입니다.
- 핵심 로직 보안: 원천 기술 유출 방지 및 IP 독점권 유지를 위해 핵심 수학적 가속 커널 코드는 퍼블릭 뷰에서 제외되었습니다.
- 기업용 파트너십(PoC): 기술 실사(Due Diligence) 및 벤치마크 검증이 필요한 글로벌 대기업 파트너사는 란더 공식 채널을 통해 기술 보안 서약(NDA) 체결 후, **보안 접근 토큰(Secure Access Token)**을 발급받아 프라이빗 소스코드 및 기술 백서에 접근할 수 있습니다.
본 프로젝트의 상업적 권리와 글로벌 라이선싱 비즈니스는 **원천기술 IP 라이선서 '란더(Landauer)'**에 의해 독점 관리 및 보호됩니다.
- Licensing Architecture: 파트너사에게는 각 산업군(반도체 EDA 라우팅, 물류망 최적화, 배터리 셀 추적 등) 환경에 맞춤 빌드된 암호화된 블랙박스 라이브러리(Compiled C++ SDK / Compiled Binary) 형태로 IP가 공급됩니다.
- Revenue Framework: 글로벌 업계 표준 규격에 기반한 가치 공유형 러닝 로열티 및 미니멈 개런티(MG) 구조 적용.
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