Η Microsoft και η Ford χρησιμοποιούν κβαντικούς υπολογιστές για να λύσουν την κίνηση στο Σιάτλ

Το Σιάτλ φημίζεται για την αδιέξοδη κυκλοφορία του, αλλά η Microsoft και η Ford ελπίζουν να το λύσουν με μια νέα προσέγγιση χρησιμοποιώντας τεχνικές κβαντικής υπολογιστικής.

Μέσω μιας κοινής πιλοτικής έρευνας, οι επιστήμονες της Ford και της Microsoft έχουν προσομοιώσει χιλιάδες οχήματα και τον αντίκτυπό τους στη συμφόρηση, αξιοποιώντας πανίσχυρη τεχνολογία εμπνευσμένη από κβαντικά στοιχεία.

Κατά την οδήγηση σε ώρες αιχμής, πολλοί οδηγοί ζητούν ταυτόχρονα τις συντομότερες δυνατές διαδρομές από εφαρμογές όπως το Waze ή το Google Maps, αλλά οι τρέχουσες υπηρεσίες πλοήγησης χειρίζονται αυτά τα αιτήματα σε κενό. Δεν λαμβάνουν υπόψη τον αριθμό παρόμοιων εισερχόμενων αιτημάτων, συμπεριλαμβανομένων περιοχών όπου άλλοι οδηγοί σχεδιάζουν όλοι να μοιραστούν τα ίδια τμήματα διαδρομής κατά την παροχή αποτελεσμάτων.

Αντί αυτού του τύπου εξατομικευμένης δρομολόγησης, τι θα γινόταν αν μπορούσαμε να αναπτύξουμε ένα πιο ισορροπημένο σύστημα δρομολόγησης — ένα σύστημα που θα μπορούσε να λάβει υπόψη όλα τα αιτήματα των διαφόρων διαδρομών από τους οδηγούς και να βελτιστοποιήσει τις προτάσεις διαδρομής, ώστε να ελαχιστοποιηθεί ο αριθμός των οχημάτων που μοιράζονται τους ίδιους δρόμους; Αυτό ακούγεται υπέροχο, αλλά ένα σημαντικό εμπόδιο προς την ισορροπημένη δρομολόγηση είναι το γεγονός ότι θα απαιτούσε εκτεταμένους υπολογιστικούς πόρους.

Δεν είναι εφικτό να έχουμε παραδοσιακούς υπολογιστές για την εύρεση της βέλτιστης λύσης από έναν τεράστιο αριθμό πιθανών αναθέσεων διαδρομής εγκαίρως, αλλά σε έναν κβαντικό υπολογιστή, οι πληροφορίες μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία από ένα κβαντικό bit (ή ένα qubit) που μπορεί να υπάρχει ταυτόχρονα σε δύο διαφορετικές καταστάσεις πριν μετρηθεί.

Αυτό επιτρέπει τελικά σε έναν κβαντικό υπολογιστή να επεξεργάζεται πληροφορίες με μεγαλύτερη ταχύτητα που έχει τη δυνατότητα να προσφέρει ισορροπημένη δρομολόγηση στους οδηγούς, κάτι που θα μπορούσε να δημιουργήσει μια σειρά από πλεονεκτήματα: ομαλότερη ροή κυκλοφορίας, πιο αποτελεσματικές μετακινήσεις, ακόμη και μειωμένη ρύπανση.

«Λαμβάνοντας όσα μάθαμε για τον κβαντικό υπολογισμό και φέρνοντάς τα σε υλικό που είναι ήδη διαθέσιμο, δεν χρειάζεται να περιμένουμε μέχρι να αναπτυχθούν οι κβαντικοί υπολογιστές σε ευρεία κλίμακα για να επωφεληθούν από την τεχνολογία. Χρησιμοποιώντας κβαντικούς αλγόριθμους παγκόσμιας κλάσης προσαρμοσμένους για συγκεκριμένα προβλήματα, μπορούμε να φέρουμε μετρήσιμες βελτιώσεις και να οδηγήσουμε σε αλλαγές που μπορούν να επηρεάσουν τις ζωές των ανθρώπων».

Η ομάδα δοκίμασε πολλές διαφορετικές δυνατότητες, συμπεριλαμβανομένου ενός σεναρίου που περιελάμβανε έως και 5,000 οχήματα - το καθένα με 10 διαφορετικές επιλογές διαδρομής στη διάθεσή του - που ζητούσαν ταυτόχρονα διαδρομές στο Μετρό του Σιάτλ. Σε 20 δευτερόλεπτα, παραδόθηκαν ισορροπημένες προτάσεις δρομολόγησης στα οχήματα που είχαν ως αποτέλεσμα 73 τοις εκατό βελτίωση της συνολικής συμφόρησης σε σύγκριση με την «εγωιστική» δρομολόγηση. Ο μέσος χρόνος μετακίνησης, εν τω μεταξύ, μειώθηκε επίσης κατά 8 τοις εκατό - μια ετήσια μείωση περισσότερων από 55,000 ωρών που εξοικονομήθηκαν από τη συμφόρηση σε αυτόν τον προσομοιωμένο στόλο.

Η Julie Love, ανώτερη διευθύντρια της Microsoft που ηγείται της ανάπτυξης της επιχειρηματικής της δραστηριότητας στον κβαντικό υπολογισμό, λέει: «Ο κβαντικός υπολογιστής έχει τη δυνατότητα να μεταμορφώσει την αυτοκινητοβιομηχανία και τον τρόπο με τον οποίο κινούμαστε. Για να το κάνουμε αυτό, πρέπει να κατανοήσουμε βαθιά τα προβλήματα που θέλουν να λύσουν εταιρείες όπως η Ford, γι' αυτό και τέτοιες συνεργασίες είναι τόσο σημαντικές».

Η Ford επεκτείνει τη συνεργασία της με τη Microsoft για να βελτιώσει περαιτέρω τον αλγόριθμο και να κατανοήσει την αποτελεσματικότητά του σε πιο πραγματικά σενάρια. Για παράδειγμα, αυτή η μέθοδος θα εξακολουθεί να παρέχει παρόμοια αποτελέσματα όταν ορισμένοι δρόμοι είναι γνωστό ότι είναι κλειστοί, εάν οι επιλογές διαδρομής δεν είναι ίσες για όλους τους οδηγούς ή εάν ορισμένοι οδηγοί αποφασίσουν να μην ακολουθήσουν προτεινόμενες διαδρομές;

Δείτε ερευνητές της Microsoft να μιλούν για την τεχνολογία παρακάτω:

Μέσω Μέτριας Δυσκολίας