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使用量子计算实现路线优化,福特汽车与NASA签署协议

作者:徐路易 文章来源:澎湃新闻 发布时间: 2018-09-30 字体:【】【】【

  当地时间9月27日,美国福特汽车公司与美国国家航空航天局(NASA)的量子人工智能实验室(QuAIL)签署了一份价值10万美元的合同。福特公司将使用NASA的量子计算机进行自动驾驶汽车的研究。 

  NASA量子人工智能实验室,2013年由NASA、大学空间研究协会(Universities Space Research Association)和谷歌联合创立,旨在研究未来几十年内量子计算机将如何帮助解决计算机科学领域的相关问题。 

  根据协议,福特公司在未来的一年里可以使用QuAIL的D-Wave 公司的2000Q型量子退火计算机,以解决汽车领域最热门的路线优化问题。福特可以向NASA提供两到三个路线优化案例,以量子退火计算接受的输入形式,将案例映射到二次无约束二进制优化(QUBO)上。之后NASA将提供结果反馈,培训一名来自福特的研究人员使用这台量子计算机,而该研究人员可以定期使用这台价值1500万美元的量子退火计算机。 

  “福特将要解决的第一个问题,就是驾驶领域经典的旅行商问题(Travelling salesman problem)——司机由起点出发,经过所有给定的地点后,最后再回到原点的最优路线。” 福特公司量子计算研究技术专家乔伊迪普·戈什(Joydip Ghosh)表示。 

  D-Wave是一家加拿大的量子计算机公司,推出了世界上第一台使用量子退火技术的商用量子计算机。量子退火 (annealing) 过程会先将设备置于简单的配置中,并使其处于能量基态(energetic ground state),然后再将设备调整至可得出问题答案的配置。因此,如果退火过程顺利,系统将会始终保持在能量基态,从而解决各种涉及到的“最小化”问题。 

  

  

D-Wave 2000Q型量子退火计算机  来自:D-Wave官网

  2017年5月,大众汽车也曾利用量子退火计算,为北京的一万辆出租车模拟出每辆车从市中心到达机场的最佳路线,以期以最快的速度行驶32公里路到达目的地,且不会造成交通堵塞。实验证明,大众团队开发的量子退火计算的算法,在不到一秒内就可以给出每辆车的最优行驶路线,而普通计算机完成同样的任务,则需要约45分钟。 

  相比传统计算机,量子计算机的最大区别在于:传统计算机只能按照时间顺序一个个地解决问题,而量子计算机却可以同时解决多个问题。传统计算机使用的运算规则是二进制,用0和1记录信息状态。但量子计算机由量子状态来描述信息,根据量子的特性它可以同时表示多种状态,并同时进行叠加运算,因而拥有更快速的运算方式。举个例子,要求你5分钟内在图书馆某一本书的某页上找到一个大写字母“X”,这几乎是不可能的,因为那里有5000万册书。但是如果你处于5000万个平行现实中,每个现实都可以查看不同的书籍,你肯定能在其中某个现实中找到这个“X”。在这个假设中,普通计算机就是像疯子一样的那个你,需要5分钟内找遍尽可能多的书。而量子计算机却能将你复制出5000万个,每个只需翻找一本书即可。因此超高速的运行能力,使得量子计算机得以在如人工智能、分子模拟、金融建模、天气预报、粒子物理学有广阔应用前景。 

  尽管目前福特正在推动量子计算在自动驾驶上的研究,但该项目并不属于福特自动驾驶汽车子公司的一部分。福特首席技术官肯·华盛顿(Ken Washington)认为,量子技术的商业应用在短期内“为时尚早”。 

  2018年7月,福特宣布投资40亿美元成立福特自动驾驶汽车子公司(Ford Autonomous Vehicles LLC),业务范围包括所有自动驾驶汽车相关的运营业务。 

    “当然,我们的最终目标,是把这种智能(路径优化)服务与自动驾驶等服务相结合,让生活在 城市里的人们获得更好的道路体验。”华盛顿表示。