Автор: Кен Вашингтон, вице-президент подразделения научных исследований и передовой разработки Ford, главный технический директор
В наше время прорывы в технологической сфере готовят почву для масштабных изменений в сфере транспорта. Благодаря электрификации меняется способ обеспечения автомобилей энергией, а беспилотные авто становятся новым видом передвижения. Однако есть и другие технологии, которые также имеют огромный потенциал для преобразования транспортной системы.
Одна из таких технологий — квантовые вычисления, позволяющие обрабатывать огромное количество информации гораздо быстрее, чем это могут делать обычные компьютеры.
В следующем году компания планирует начать работу с Совместной лабораторией NASA и Google по изучению квантового искусственного интеллекта Quantum Artificial Intelligence Lab в Исследовательском центре Эймса (Ames Research Center) в Кремниевой долине. Мы будем работать с компьютером, функционирующим по принципу квантовой релаксации (квантового отжига), и уверены, что с его помощью мы сможем решить сложные задачи, с которыми не справляются обычные современные компьютеры.
Вместе с NASA мы исследуем возможности квантовых вычислений, которые могут помочь владельцам транспортных компаний эффективнее управлять общим потреблением энергии огромного автомобильного парка. В рамках этого проекта мы разрабатываем для грузовых дизельных машин комплексные карты маршрутов, которые помогут поддерживать нормальную работу сажевых фильтров.
Сажевые фильтры (DPF) дизельных двигателей отфильтровывают твердые частицы в выхлопных газах. Состояние фильтров необходимо контролировать для обеспечения эффективной работы транспортного средства и соответствия экологическим нормам. Поддерживать фильтр в рабочем состоянии помогают определенные режимы движения: чтобы забитый сажей DPF самоочистился (твердые частицы сгорели), необходимо определенное время поддерживать постоянную высокую скорость. Однако в городских условиях маршрут дизельного транспорта чаще всего состоит из коротких отрезков, которые автомобиль проезжает на низкой скорости, при которой самоочищение фильтра невозможно. Особенности дорожного движения влияют на эффективность работы фильтров и, в конечном счете, на сам двигатель. Наш сценарий предусматривает разработку оптимального маршрута для одного грузового автомобиля, осуществляющего доставку со множеством остановок на пути. В дальнейшем мы планируем рассчитывать таким образом маршруты сразу для всех транспортных средств в автопарке.
В такой задаче есть множество комплексных переменных. При разработке системы планирования с многочисленными точками загрузки и разгрузки любое выбранное место будет по-своему влиять на показатели загруженности дорог, тайм-менеджмент и поведение людей.
Современные традиционные методы вычисления позволяют смоделировать все это для ограниченного количества машин и мест. Но при увеличении количества автомобилей, выбранных локаций и возможных маршрутов появляются проблемы, решение которых стоит немалых денег. При этом количество различных сценариев для анализа превышает все возможные пределы.
Тут-то квантовые вычисления и приходят нам на помощь. В отличие от традиционных методов вычисления, которые переводят информацию в формат двоичной системы счисления, квантовый компьютер может представлять информацию во множестве различных состояний. Он даже может представить нечто, существующее в нескольких состояниях одновременно Это значит, что в отличие от компьютерного бита, который допускает только 1 или 0, кубит может также одновременно быть и тем, и другим.
Если это слишком сложно для понимания, представьте это так: есть лампочка, которая может либо гореть, либо не гореть, а есть другая лампочка, свет которой можно регулировать плавно с помощью реостата. Все это сводится к тому, что кубит позволяет хранить больше информации, чем обычные биты, а также обрабатывать ее одновременно.
Работа с NASA включает в себя перевод всех возможных вариантов в кубиты, чтобы просчитать эффективность каждой модели и выбрать наилучшую. В нашем сценарии все возможные варианты в плане количества мест, плотности их расположения и расчета времени на маршрут можно считать разными состояниями или параметрами.
Квантовые вычисления можно использовать не только для планирования маршрута. Они могут оказать влияние на ряд других сфер по мере развития этой технологии. В том числе и на разработку материалов, производство и оптимизацию химического состава аккумуляторов.
