Obliczenia kwantowe w zarządzaniu ruchem

Korki stanowią problem praktycznie wszędzie i mają negatywny wpływ na codzienne życie – oznaczają stracony czas i pieniądze oraz są szkodliwe dla środowiska. W Bangkoku (Tajlandia), jednym z najbardziej zakorkowanych miast na świecie, DENSO wykorzystuje moc obliczeń kwantowych, by w oparciu o Internet rzeczy (IoT) przewidywać korki i przekierowywać tysiące kierowców, aby je minimalizować. W artykule wyjaśniamy, w jaki sposób jest to możliwe i przybliżamy potencjał tej technologii do minimalizacji korków na drogach na całym świecie.

Czym są komputery kwantowe?

Obliczenia kwantowe nadal są uważane za dopiero rozwijającą się technologię i nie oczekuje się, że będą szeroko stosowane wcześniej niż za około pięć lat. Podczas gdy standardowe komputery są w stanie rozwiązywać skomplikowane zadania za pomocą automatyzacji, danych i uczenia maszynowego, komputery kwantowe idą dalej i mogą rozwiązywać jednocześnie większą liczbę złożonych zadań, znacznie szybciej niż zwykłe komputery. Są bardzo skuteczne w rozwiązywaniu „problemów z optymalizacją” – na przykład mogą dać odpowiedź na pytanie, w jaki sposób zasoby takie jak czas lub energia mogą być optymalnie wykorzystane w konkretnym scenariuszu.

Obecnie komputery kwantowe są bardzo duże – zajmują zdecydowanie zbyt dużo miejsca, aby można je było przechowywać w pojazdach. Jednak po wdrożeniu do Internetu rzeczy, możliwe będzie połączenie technologii obliczeń kwantowych z czujnikami w pojeździe w celu wizualizacji danych. Informacje mogą być następnie analizowane, przetwarzane i optymalizowane, aby pomóc autonomicznym pojazdom podejmować bardziej inteligentne decyzje w czasie rzeczywistym.

Dlaczego przemysł motoryzacyjny potrzebuje komputerów kwantowych?

Każdy kierowca to zna: jedziesz przez miasto, ale nagle ruch spowalnia i zatrzymuje się. Pierwszą rzeczą, jaką robi większość kierowców, jest wyszukiwanie w systemach nawigacji satelitarnej alternatywnych tras, które omijają korki. Zazwyczaj jednak kierowcom wyświetla się ta sama „alternatywna” trasa, która po chwili też jest zatłoczona. Korki zaczynają pojawiać się jeden po drugim i nie ma sposobu, by ich uniknąć.

W idealnym świecie, jeśli istnieje wiele alternatywnych dróg, kierowcy podzielą się równo pomiędzy każdą z tras – nie będą wszyscy jechać jedną, tą samą alternatywną drogą. Dzięki temu liczba samochodów, które dotrą na miejsce na czas, jest co najmniej dwa razy większa.

Problem polega na tym, że typowe systemy nawigacji satelitarnej wykorzystują znormalizowaną technologię obliczeniową do wytyczania tras. Przykładowo, jeśli mamy dwa samochody i trzy alternatywne trasy, dostępnych jest łącznie dziewięć kombinacji (3 do potęgi 2 = 3 x 3), a niektóre z nich są zatłoczone. Uproszczony model rozwiązywania zatorów komunikacyjnych oblicza dziewięć tras, ocenia która z nich jest przepełniona i nie powinna zostać wybrana, a następnie pokazuje najlepszą drogę.

W rzeczywistości jednak, jeśli dwa auta mają do dyspozycji trzy trasy i dziewięć kombinacji, 10 samochodów może mieć 60 000 kombinacji możliwych tras; 20 samochodów może mieć 3,5 miliarda kombinacji, 30 samochodów aż 20 bilionów kombinacji. Standardowym komputerom obliczenie alternatywnej trasy omijającej korki zajęłoby w tym przypadku wieczność. Właśnie dlatego potrzebujemy komputerów kwantowych.

W jaki sposób DENSO korzysta z komputerów kwantowych?

Według niedawnego artykułu zamieszczonego w Bangkok Post, miasto jest jednym z najbardziej zakorkowanych na świecie. Kierowcy, którzy utknęli na trasie, spoglądają na swoje systemy nawigacyjne w poszukiwaniu alternatywnej trasy, ale wszystkim kierowcom wyświetla się ta sama; w rezultacie coraz więcej dróg jest zatłoczonych. Aby każdy pojazd uzyskał optymalną trasę, wymagana jest ogromna liczba obliczeń. W projekcie „Optimize the Moment” DENSO próbuje wyliczyć wszystkie optymalne trasy za pomocą komputerów kwantowych.

Technologia ta jest wykorzystywana do przeprowadzania obliczeń na ogromnej liczbie samochodów w Bangkoku, w oparciu o trasy, które pokonują. Wykorzystując efekty superpozycji kwantowej i algorytmy do efektywnej identyfikacji optymalnych rozwiązań, obliczenia kwantowe DENSO umożliwiają obliczanie optymalnych tras w czasie rzeczywistym. Wszystkie samochody otrzymują różne trasy w celu optymalizacji ruchu w całym mieście, co łagodzi korki. Jest to typowy problem optymalizacji, który z pomocą komputerów kwantowych DENSO jest w stanie rozwiązać i poprawić sytuację.

Chociaż ta technologia może się niektórym wydawać rewolucyjna, jest to kolejny, naturalny etap wspieranego przez DENSO rozwoju pojazdów autonomicznych. DENSO jest wiodącą marką w dziedzinie elektryfikacji, technologii czujników, łączności i wydajności pojazdów i rozwija swoją technologię jeszcze bardziej, aby ulepszać mobilność. Prace DENSO nad optymalizacją nie tylko usprawnią przepływ ruchu na obszarach miejskich, ale mogą również przyczynić się do ratowania życia z powodu mniejszej liczby wypadków i lepszego dostępu do pojazdów ratunkowych.