VW, канадская технологическая компания D-Wave, команда по квантовым вычислениям

Люди, которые посещают веб-саммит в Лиссабоне, знакомы с тем, как забиты улицы португальского города после того, как тысячи людей покинули мероприятие, где только одна главная транспортная артерия доступна для перевозки посетителей. В этом году, однако, участники смогут загрузить приложение от Volkswagen Group и канадской технологической компании D-Wave, чтобы предсказать лучший маршрут в любой конкретный пункт назначения. Данные в реальном времени используются для смягчения хаоса, но настоящая цель заключается в расширении осведомленности о квантовом компьютере, который обеспечивает вычисления.

Оптимизируя поток людей от событий, запатентованное программное обеспечение помогает повысить производительность в городах и уменьшить загрязнение воздуха. «Мы хотели бы продать это всем, кто заинтересован в том, чтобы избавиться от заторов и уменьшить количество несчастных случаев», - сказал главный ученый Volkswagen Group Флориан Нейкарт. «Мы уже начали разговаривать с разными городами».

По мере того, как инновации становятся все более управляемыми программным обеспечением, автопроизводители, способные получать новые потоки доходов от бесконечных линий кодированных единиц и нулей, будут иметь конкурентное преимущество перед конкурентами. Для добычи этих данных требуется не только вычислительная мощность, но и скорость, и это является решающим преимуществом этих квантовых машин. Благодаря своей способности выполнять тысячи операций параллельно за небольшую часть энергии, они могут решать проблемы в считанные секунды, для которых цифровым компьютерам потребуются дни, месяцы или годы и огромное количество дорогостоящего электричества.

СТРАТЕГИЧЕСКИЙ ПРИОРИТЕТ»

VW не единственная автомобильная компания, использующая квантовые вычисления. Роберт Бош купил долю в дочернем предприятии Гарвардского университета Zapata Computing, которое стремится стать ведущим разработчиком квантовых алгоритмов. По оценкам крупнейшего в мире поставщика автозапчастей, рыночный спрос на такое специализированное программное обеспечение может достигнуть миллиардов в течение 10 лет.

Есть препятствия, которые нужно преодолеть, прежде чем «квантовое превосходство», точка, когда квантовые компьютеры, несомненно, более эффективны, чем их цифровые кузены. Тем не менее, автомобильные компании уже рассматривают более широкие последствия, которые эта технология, потенциально меняющая игру, представляет для всего: от мобильности как услуги до искусственного интеллекта и оптимизации конструкции автомобильных компонентов. «Мы рассматриваем квантовые вычисления как стратегический приоритет», - сказал Джойдип Гош, эксперт Ford Motor по этому вопросу.

Переломный момент для автомобильной промышленности, возможно, наступил, когда директор по информационным технологиям VW Group Мартин Хофманн объединился с D-Wave более двух лет назад, чтобы узнать, могут ли компьютеры компании предложить VW практическую помощь.

«Когда мы начинали, решаемые проблемы были, как правило, академическими, как, например, расстановка простых чисел», - вспоминает Хофманн. «Мы хотели узнать, каковы были возможности и ограничения. Можем ли мы использовать квантовые машины для моделирования реальных проблем?»

Используя данные о дорожном движении, собранные по тысячам такси в Пекине, дуэт может определить наиболее эффективный маршрут для 418 автомобилей, направляющихся в аэропорт, так, чтобы не возникало заторов. В декабре 2017 года исследователи во главе с Neukart из VW опубликовали новаторское исследование.

«Это доказало, что вы можете решить реальные случаи использования, такие как пробки на дорогах, если сможете преобразовать их в математические алгоритмы для отображения на квантовое оборудование», - сказал Гош из Ford.

Свен Габор Янски, немецкий исследователь и футуролог, считает, что эксперимент VW является ключом к устранению инфраструктуры, такой как светофор, в один прекрасный день. «Все, что вам нужно сделать, это передать команды, управляющие скоростью и направлением, городскому флоту, и больше не будет такой вещи, как пробка», - сказал Янски.

Ford в настоящее время работает с Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), чтобы изучить, как квантовые вычисления могут улучшить его бизнес. Одна из рассматриваемых идей заключается в том, чтобы направлять дизельные транспортные средства доставки таким образом, чтобы снизить количество вредных загрязняющих веществ, обеспечивая их рабочие циклы в оптимальном диапазоне. Еще одна идея - повышение производительности на своих производственных предприятиях.

НАЙТИ КОРОТКИЙ МАРШРУТ

«В нашей отрасли много проблем, которые можно выразить в той или иной форме проблемы коммивояжера», - сказал Гош. Этот хорошо известный эксперимент, предназначенный для поиска кратчайшего маршрута между несколькими пунктами назначения, а также аналогичные варианты, являются идеальными кандидатами для квантовых компьютеров. Например, с помощью D-Wave автоматизированные управляемые транспортные средства у японского поставщика автозапчастей Denso работали на 15 процентов более эффективно. Исследователи отрасли только начинают раскрывать бесчисленный потенциал, который обеспечивает эта зарождающаяся технология.

«Разработка блока двигателя для минимизации веса или поиск наилучшего способа настройки нейронной сети: все эти проблемы могут быть отображены на квантовый чип», - сказал Ньюкарт из VW.

VW считает, что эти передовые компьютеры также могут помочь сделать аккумуляторы для электромобилей на 40 процентов мощнее. Именно этот потенциал интересует Андреаса Хинтеннаха, который является старшим менеджером Daimler по исследованиям и технологиям аккумуляторов. «За последние 18 месяцев достижения происходят быстрее, чем мы даже надеялись», - сказал он. «Эта область привлекает новое университетское финансирование и целое поколение молодых студентов. Это означает больший научный обмен, более продуктивные конференции и дополнительные опубликованные исследования - вы не можете надеяться на что-то лучшее».

Хинтеннах является частью междисциплинарной команды Daimler, тесно сотрудничающей с партнерами IBM и Google, чьи квантовые машины могут помочь ему исследовать новые активные материалы для электролита или электродов батареи. В настоящее время это напоминает кропотливый процесс проб и ошибок, когда новые соединения тестируются перед помещением образцов под сканирующим электронным микроскопом для проверки проблем, включая деградацию.

Одним из подходов к повышению плотности энергии является замена графита в аноде ячейки литием. К сожалению, крошечные зерна металла выбрасываются при зарядке или разрядке, изменяя текстуру его поверхности - поведение, называемое «образование дендрита лития», которое в настоящее время делает его непригодным в сочетании, например, с композитными полимерными электролитами. «Если бы мы могли точно предсказать, как взаимодействуют только четыре или пять атомов в функциональной группе, это уже помогло бы нашим исследованиям взаимодействия литиевых анодов с твердыми электролитами», - сказал Хинтеннах. Он считает, что может быстрее представить, как электроны из различных материалов, в частности электролитов, могут разрушать или образовывать химические связи с помощью квантового компьютера.

Хотя само их название звучит абстрактно, оно связано с тем временем, когда наука впервые обратила свое внимание на мельчайшие строительные блоки материи и энергии, первоначально называемые квантами. Более века назад исследователи, в том числе Альберт Эйнштейн, обнаружили, что объекты в субатомном масштабе не ведут себя в соответствии с теми же ньютоновскими законами, регулирующими те, которые видны невооруженным глазом. Так началось изучение этих странных эффектов, которые они назвали квантовой механикой.

Как правило, ИТ-инженеры рассматривают эти явления как нежелательные гремлины, потому что они могут вносить ошибки в компьютерные вычисления. Для сравнения, такие компании, как D-Wave, используют свои уникальные черты для моделирования сложных систем, достигая ослепительно быстрых результатов, которые в конечном итоге могут быть не на 99,9% правильными, но достаточно близки, чтобы соответствовать их цели.

«Квантовый компьютер D-Wave не добавляет, он не вычитает, он не делает то, к чему вы привыкли», - сказал Бо Эвальд, который до конца марта возглавлял канадскую компанию. Сейчас он генеральный директор американского стартапа ColdQuanta. «Это принципиально другой способ мышления о компьютерах».

Игра в догонялки

Однако в области квантовых вычислений Европа отстала, поэтому для решения проблемы дефицита Комиссия ЕС финансирует 10-летнюю инициативу, которая продвигает исследования в области квантовых технологий на сумму 1 миллиард евро. Известная немецкая лаборатория в Юлихе использует часть этих средств для разработки и создания компьютера со 100 кубитами в течение трех лет. В связи с тем, что в эту область поступает так много ресурсов, может быть, это лишь вопрос времени, когда технология станет настолько широко распространенной, что автомобильная компания сможет приобрести такую ​​машину, чтобы гарантировать неограниченный доступ. «Люди говорили, что сначала у сотрудников никогда не будет рабочего стола, а теперь у всех есть один», - сказал Хайнтеннах из Daimler. «Я не исключаю, что однажды у нас будет свой квантовый компьютер».

По словам Хофманна, Volkswagen настолько убежден в технологии, которую он подал в США патенты на три смежные заявки. CIO представляет создание «управления воздушным движением» для городских автомобилей, которые он называет квантовой маршрутизацией. Консультант Маркус Винклер полагает, что такие первопроходцы, как VW Group, смогут монетизировать свои преимущества в этой прорывной технологии. Глобальный руководитель автомобильной практики Capgemini утверждает, что квантовые алгоритмы, разработанные учеными, такими как Neukart от VW, и используемые ИТ-директорами, такими как Хофманн из VW, могут обеспечить все - от мобильных сервисов до прогнозного обслуживания.