焼きなまし法（Simulated Annealing）徹底解説｜最適な答えを見つけるためのやさしい計算テクニック

焼きなまし法（Simulated Annealing）は、難しい問題でも上手に答えを探せるユニークな方法です。本記事では、金属の温度調整のような仕組みをヒントにしたこの手法を、小学生でもわかるようにわかりやすく解説します。

焼きなまし法ってなに？

焼きなまし法（しょうきなましほう）とは、「どうすれば一番いい答えが見つかるか？」という難しい問題を解くための方法のひとつです。

たとえば、「毎日どの順番で仕事をすると、もっとも効率が良くなるか？」「部品をどう並べると一番ムダがないか？」など、たくさんの組み合わせからベストな答えを探すときに使います。

でも、答えがすごくたくさんあると、全部ためしている時間なんてありません。そんなときに役立つのがこの焼きなまし法です。

名前の由来：金属を冷ますやり方がヒント

「焼きなまし」という言葉は、実は金属を加工するときの技術の名前です。金属を高い温度に熱してから、ゆっくり冷やすことで、強くて割れにくくする方法があります。

この「ゆっくり冷やす」という考え方をまねして、「いい答えを見つけるまで、少しずつ変えていこう」というのが焼きなまし法です。

どうやって使うの？

1. 最初にざっくりした答えを作る

まずは、なんとなくの答えをひとつ作ります。このときはベストじゃなくてかまいません。

2. 少しだけ変えてみる

次に、その答えをちょっとだけ変えてみます。たとえば「順番を1つ入れ替える」などの小さな変更です。

3. 良くなったら採用、悪くなっても時々採用

変えたあとに前より良くなったら、それを新しい答えにします。

でも、前より悪くなった場合でも、「ときどきはあえて悪くなるほうを選ぶ」ことがあります。なぜかというと、いまは悪くても、もっと先に進んだら大きく良くなることもあるからです。

これが、焼きなまし法の最大の特徴です。

4. だんだん「冷まして」いく

最初のうちは、大きく変えたり、悪くなる答えもたくさん試したりします。でも、時間がたつにつれて、少しずつ変えるだけにしたり、悪くなる選択を減らしたりします。

この「変えにくくなる」ことが、「温度を下げる＝冷ます」と言われます。

なぜうまくいくの？

この方法のすごいところは、いきなり「いちばんよさそうな答え」を選んで、それだけをどんどん良くしようとすると、途中で「これ以上良くならないかも」と止まってしまうことがあります。

でも焼きなまし法は、最初のうちはいろんな方向をためして、思わぬところにある「ほんとうに良い答え」を見つけられるチャンスを残しておきます。

つまり、「より道」や「回り道」をうまく使って、あとで一番いい道を見つける力があるのです。

どんなところで使われているの？

焼きなまし法は、以下のような場所で使われています。

• 配送ルートを最適化する（ドライバーが効率よく回る順番を決める）
• 工場の生産スケジュールを立てる
• 電子回路の配置を考える
• AIの学習で良い設定を探す

たとえば、何十台ものトラックが毎日たくさんの場所に荷物を届けるとき、どの順番でどこへ行けばガソリンも時間もムダが少なくなるかを計算するのに役立ちます。

まとめ：ゆっくり、じっくりがカギ

焼きなまし法は「最初は広く、だんだん狭く」考えていく方法です。すぐに結論を出さず、少しずつ答えを良くしていくことがポイントです。

コンピューターにとっても、時間がかかっても「より良いものを見つけたい」ときにはとても便利な方法なのです。

難しそうに見えるかもしれませんが、「ゆっくり冷ます」「ときどき遠回りする」といった感覚は、私たち人間の考え方にも通じるところがあります。だからこそ、いろんな分野で役立っているのです。