Розумне місто

Квантові обчислення для боротьби з заторами на дорогах

Ford Motor Company і Microsoft використовують квантові комп’ютерні технології для скорочення пробок на дорогах. В ході проведення експериментального дослідження вчені застосували цю технологію для моделювання тисяч транспортних засобів та аналізу заторів в місті Сіетл (США). Проект знаходиться на ранній стадії, але за твердженням обох сторін в технології вже досягнуто значного прогресу.

Компанії об’єдналися ще в 2018 році щоб розробити новий тип квантових обчислень для класичних комп’ютерів і допомогти вирішити проблему неефективного трафіку в США. У своїй статті в блозі на Medium.com доктор Кен Вашингтон (Ken Washington), директор за технологіями Ford Motor Company, пояснив, що в годину пік величезна кількість водіїв запитує найкоротший маршрут одночасно, але сучасні навігаційні служби обробляють ці запити «вакуумно», то тобто, не зважаючи на кількість схожих вхідних запитів, а значить, охоплюють при підрахунку ті маршрути, які вже планують використовувати інші водії для планування власного шляху.

Щоб позбутися від неефективного методу прокладання маршруту, потрібно більш якісна система маршрутизації, яка могла б керувати різними запитами та надавати оптимізовані пропозиції шляху, зменшуючи кількість транспортних засобів на конкретній трасі. Традиційні комп’ютери не мають такої обчислювальної потужності, щоб зробити це, але, як пояснив доктор Вашингтон, в квантовому комп’ютері інформація обробляється квантовим бітом (кубітом) і може одночасно існувати «в двох різних станах», перш ніж її вимірюють.

В кінцевому підсумку такий спосіб обробки інформації дозволяє квантовому комп’ютеру обробляти дані набагато швидше. Спроби змоделювати деякі специфічні особливості квантового комп’ютера на звичайному обладнанні привели до створення квантово-натхненної технології (quantum-inspired technology) – потужним алгоритмам, які імітують певні квантові процеси і працюють на спеціалізованому традиційному обладнанні. Так компанії почнуть використовувати переваги подібних обчислень перш, ніж їм стане доступним масштабування квантового обладнання. У співпраці з Microsoft компанія Ford протестувала кілька варіантів роботи системи, в тому числі і сценарій, що включає до 5 тисяч транспортних засобів – кожен з 10 доступними для них варіантами вибору маршруту. При цьому всі вони одночасно запитували маршрути в об’їзд Метро Сіетла.

У звіті повідомляється, що за 20 секунд транспортні засоби отримали унікальні пропозиції маршруту, і в результаті на 73% покращилася ситуація із загальною завантаженістю міських доріг. Середній час у дорозі скоротився на 8%, що еквівалентно загальному річному скороченню на 55 тисяч годин.

Грунтуючись на результатах дослідження, Ford продовжить співпрацювати з Microsoft для поліпшення алгоритму і перевірки його ефективності в інших сценаріях. Дослідники хочуть перевірити, чи зможе система квантових обчислень надати водієві оптимальний маршрут, якщо деякі вулиці перекриті або в тому випадку, коли водій сам вирішить змінити шлях прямування.