Эффективная маршрутизация предназначена не только для служб доставки посылок, она может спасти жизни во время стихийных бедствий.
Благодаря партнерству с Terra Quantum Европейский исследовательский институт Honda (HRI-EU) успешно протестировал решение на основе квантовых вычислений для сокращения путей эвакуации в чрезвычайных ситуациях.
Исследователи смоделировали эвакуацию после землетрясения в японском городе Фурубира. « Ситуация моделируется как задача поиска кратчайшего пути на неопределенной и динамично развивающейся карте», — объяснили исследователи в своей статье .
Используя комбинацию классических и квантовых методов вычислений, исследовательская группа смогла повысить точность на 7 процентов по сравнению с чисто классическим подходом к обучению с учителем. Ценность этого улучшения очевидна, если принять во внимание растущие масштабы эвакуации в случае стихийных бедствий.
В докладе Организации Объединенных Наций за 2020 год « Человеческая цена бедствий в 2000-2019 годах» говорится, что частота стихийных бедствий за этот период увеличилась почти вдвое по сравнению с предыдущим 20-летним периодом. Он обнаружил 7348 стихийных бедствий по всему миру, унесших жизни 1,23 миллиона человек и нанесших ущерб в 2,97 триллиона долларов. Это по сравнению с 4212 катастрофами, унесшими жизни 1,19 миллиона человек и стоимостью 1,63 триллиона долларов за период 1980-1999 годов.
Этот проект стал доказательством концепции, целью которой было продемонстрировать практическое применение квантовых вычислений для решения задач маршрутизации эвакуации. Для демонстрации исследователи провели квантовое моделирование на обычном вычислительном оборудовании, но результат показывает, что использование крупномасштабного квантового компьютерного оборудования будет полезным, когда оно станет доступным.
«Выявление реалистичных проблем, в которых квантовые технологии могут раскрыть свой потенциал, представляет собой одну из самых больших задач в этой области сегодня», — заметил главный научный сотрудник HRI-EU Себастьян Шмитт. «Эта работа представляет собой многообещающий шаг в этом направлении и показывает, как использовать гибридные технологии квантово-классические архитектуры обучения в реальных условиях». Система смогла динамически прогнозировать эффективные пути эвакуации, сводя к минимуму время эвакуации в меняющихся условиях.
Квантовые компьютеры обладают теоретическими перспективами, но проблемы заключаются в том, чтобы найти практические приложения, которые бы использовали их возможности, и создать более масштабное квантовое оборудование, которое действительно могло бы выполнять эту работу. Нам были интересны подробности того, как Honda и Terra Quantum сотрудничали для достижения этого прогресса, поэтому мы задали несколько вопросов HRI-EU:
Вопрос: Каково ваше решение на основе квантовых вычислений для систем реагирования на чрезвычайные ситуации?
HRI-EU: Terra Quantum использует свой уникальный IP, алгоритмы и квантовое машинное обучение, чтобы предлагать оптимальные маршруты эвакуации в реальном времени для тех, кто спасается от катастрофы на своих транспортных средствах. В рамках проверки концепции был смоделирован сценарий землетрясения в городе Фурубира, Япония. POC продемонстрировал очень многообещающие результаты, предсказывая эффективные динамические пути эвакуации и, следовательно, сводя к минимуму время эвакуации. Алгоритму требуется только местная информация, что является решающим фактором в развивающихся и неопределенных сценариях чрезвычайных ситуаций. Алгоритм также может давать ценные рекомендации при работе с меньшим количеством данных, чем требуется традиционным системам.
Вопрос: Какова эффективность системы маршрутизации эвакуации по сравнению с традиционными методами?
HRI-EU: Решение на основе квантовых вычислений уже демонстрирует конкурентоспособную эффективность по сравнению с традиционными методами, даже при моделировании на классическом оборудовании. Это преимущество будет расти в геометрической прогрессии по мере того, как крупномасштабное оборудование для квантовых вычислений станет более доступным. Кроме того, квантовая система реагирования на чрезвычайные ситуации может быть обучена для отдельных городов и муниципалитетов и усовершенствована для включения данных о дорожном движении и спутниковой информации.
Вопрос: Может ли технология адаптироваться к другим ситуациям управления чрезвычайными ситуациями?
HRI-EU: Квантовые алгоритмы по своей сути являются гибкими, адаптируемыми и масштабируемыми. Они могут стать неоценимыми для управления потоками людей на крупномасштабных общественных мероприятиях или во время стихийных бедствий. Следующим будет масштабирование технологии на более крупные города/регионы, включающее больше переменных и сложностей.
Вопрос: Насколько ваша технология совместима с существующими системами маршрутизации, такими как Google Maps?
HRI-EU: Наш подход может интегрироваться с существующими платформами, такими как Google Maps, а также с будущими технологиями, такими как дроны и спутниковые данные. Этот сервис может улучшить алгоритмы GPS-навигации автомобиля и включать данные о дорожном потоке, пробках, заблокированных дорогах и погодных опасностях.
Вопрос: Какой технологический стек вы используете?
HRI-EU: Terra Quantum использует гибридный подход, сочетающий классические методы вычислений, такие как генерация столбцов, с квантовыми алгоритмами. Исследования проводились на оборудовании Terra Quantum и других квантовых отжигателях.
