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量子計算機有望在汽車業大顯身手

發布日期: 2019-05-17 信息來源:欧宝体育

     面對道路(lu)上(shang)日益增多的(de)(de)汽車(che)和日漸(jian)復雜的(de)(de)交通狀況,汽車(che)廠商在(zai)不斷尋找(zhao)各種新(xin)的(de)(de)解決方案,自動(dong)駕駛、智(zhi)(zhi)能(neng)網聯和共(gong)享(xiang)出(chu)行(xing)等新(xin)趨勢(shi)方興未艾。在(zai)數(shu)(shu)字(zi)化時(shi)代,汽車(che)變得(de)越來越智(zhi)(zhi)能(neng),但隨之產生(sheng)的(de)(de)海量(liang)數(shu)(shu)據(ju)對計(ji)(ji)(ji)算(suan)機(ji)的(de)(de)計(ji)(ji)(ji)算(suan)和處理能(neng)力提(ti)出(chu)了更高的(de)(de)要(yao)求。當前,大眾、戴姆勒、福特和博世等汽車(che)及零部件廠商紛紛押寶量(liang)子計(ji)(ji)(ji)算(suan)機(ji),希望利用量(liang)子計(ji)(ji)(ji)算(suan)機(ji)“逆天”的(de)(de)計(ji)(ji)(ji)算(suan)能(neng)力和速度(du)(du),來合理規劃(hua)出(chu)行(xing)路(lu)線以減少(shao)道路(lu)擁(yong)堵、優化汽車(che)零部件的(de)(de)設計(ji)(ji)(ji)和提(ti)高電(dian)動(dong)電(dian)池的(de)(de)能(neng)量(liang)密度(du)(du)等。

    量子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機(ji)(ji)(ji)是一類(lei)遵循量子(zi)力學(xue)規律進(jin)行高速數(shu)學(xue)和(he)邏輯運算(suan)(suan)(suan)(suan)、存儲(chu)及處理量子(zi)信(xin)息的物(wu)理裝置。相比傳(chuan)統二進(jin)制(zhi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機(ji)(ji)(ji),量子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機(ji)(ji)(ji)的最大區別(bie)在于: 傳(chuan)統計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機(ji)(ji)(ji)只能(neng)按照時間(jian)順序(xu)一個(ge)(ge)個(ge)(ge)地解決(jue)(jue)(jue)問題(ti)(ti),而量子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機(ji)(ji)(ji)卻可以(yi)同(tong)時解決(jue)(jue)(jue)多個(ge)(ge)問題(ti)(ti)。量子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機(ji)(ji)(ji)以(yi)一小部分(fen)的能(neng)量并行執行數(shu)千項操作,因此它可以(yi)在幾秒(miao)鐘內解決(jue)(jue)(jue)問題(ti)(ti),而數(shu)字計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機(ji)(ji)(ji)往往需要幾天、幾個(ge)(ge)月(yue)或(huo)幾年的時間(jian)。因此,量子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)機(ji)(ji)(ji)在計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)能(neng)力和(he)速度(du)方面(mian),具有(you)決(jue)(jue)(jue)定(ding)性優勢(shi)。

    當今(jin)社會(hui),不管(guan)是(shi)手機(ji)還(huan)是(shi)汽(qi)車(che),各類軟(ruan)件和應(ying)用程序層出不窮,作為(wei)傳(chuan)統工(gong)業的汽(qi)車(che)業也變(bian)得越(yue)(yue)來越(yue)(yue)依賴計算機(ji)技(ji)術。目前,雖然汽(qi)車(che)制造商(shang)仍(reng)能(neng)從傳(chuan)統二進(jin)制計算機(ji)中(zhong)獲得巨大(da)便利,積累(lei)競(jing)爭優勢(shi),但隨著(zhu)大(da)數(shu)據時代(dai)的到來,普通計算機(ji)的運算能(neng)力和速度已經無法滿(man)足汽(qi)車(che)行業更高層次的需求,這時將量子(zi)計算機(ji)與汽(qi)車(che)業相結合就成為(wei)必由之選。推出了(le)世(shi)界上(shang)第一臺(tai)商(shang)用量子(zi)計算機(ji)的加拿大(da)D-Wave科技(ji)公(gong)司負責人波·埃瓦(wa)爾德表示: “量子(zi)計算機(ji)是(shi)一種完全不同的計算機(ji)思維方式。”

    ■ 優化交通路線

    參加過(guo)大(da)型(xing)展會的(de)人恐怕都有過(guo)這樣的(de)經歷,那就是(shi)在展會結束后數千人同(tong)時離開會場,周邊道路(lu)瞬(shun)間(jian)變得水泄不通(tong)(tong)(tong)。不過(guo),前不久在葡(pu)萄牙里斯本舉辦的(de)網絡峰會上,參會者可以(yi)通(tong)(tong)(tong)過(guo)下(xia)載一(yi)款(kuan)由大(da)眾(zhong)汽(qi)車集團和D-Wave設計的(de)應(ying)用(yong)(yong)程序來獲悉前往某一(yi)目(mu)的(de)地的(de)最(zui)佳(jia)路(lu)線。該(gai)款(kuan)應(ying)用(yong)(yong)程序正(zheng)是(shi)利用(yong)(yong)了量(liang)子計算機強大(da)的(de)計算能力和速(su)度,可以(yi)提(ti)供(gong)展會周邊的(de)實時交(jiao)通(tong)(tong)(tong)數據,以(yi)達到緩解交(jiao)通(tong)(tong)(tong)擁(yong)堵(du)和減少(shao)空氣(qi)污染(ran)的(de)目(mu)的(de)。“我(wo)們(men)認為,這款(kuan)程序能夠有效優化(hua)交(jiao)通(tong)(tong)(tong)通(tong)(tong)(tong)行環(huan)境、減少(shao)交(jiao)通(tong)(tong)(tong)事故。”大(da)眾(zhong)汽(qi)車集團首席科學家弗(fu)洛里安·諾伊卡爾(er)特(te)表示(shi),“我(wo)們(men)已經開始在不同(tong)的(de)城市進行試驗(yan)。”

    事實上(shang),大(da)眾并不是惟一一家涉(she)足量子計(ji)算(suan)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車廠商。去(qu)年(nian)9月(yue),福特與美(mei)國(guo)(guo)國(guo)(guo)家航空(kong)航天(tian)局(NASA)的(de)(de)量子人工智能實驗室(shi)(QuAIL)簽署了一份價值10萬美(mei)元(yuan)的(de)(de)合同,福特由此可以(yi)使用(yong)NASA的(de)(de)量子計(ji)算(suan)機(ji)進行自動駕駛汽(qi)(qi)(qi)車的(de)(de)研(yan)究,以(yi)解決汽(qi)(qi)(qi)車領域最熱門的(de)(de)路線優化問題。此外,福特還希(xi)望利用(yong)量子計(ji)算(suan)機(ji)來提高汽(qi)(qi)(qi)車制造工廠的(de)(de)生產效率(lv)。日本(ben)汽(qi)(qi)(qi)車零部件(jian)生產巨(ju)頭(tou)電裝(zhuang)和豐田通商也正致力于利用(yong)D-Wave的(de)(de)量子計(ji)算(suan)機(ji)來規劃交通路線,以(yi)避免擁堵。

    早在2017年,大(da)眾汽(qi)車集團就開(kai)始與(yu)谷歌以及D-Wave合作,大(da)眾首席信息官馬丁(ding)·霍夫曼表示(shi),當(dang)時(shi)他們在研究D-Wave的量(liang)子計(ji)算機能否(fou)為該(gai)集團提供實際幫助。2017年12月,大(da)眾方面發表了一(yi)項突破(po)性研究,表示(shi)通過使(shi)用量(liang)子計(ji)算機搜集了北京(jing)上萬輛出租車提供的交通數據,為前往(wang)機場(chang)的出租車設計(ji)出最有效的交通路線,甚至不(bu)會出現擁堵。

    福(fu)特量(liang)子計算(suan)機研究技(ji)術(shu)專家(jia)喬伊(yi)迪普·高(gao)希表示: “如(ru)果能(neng)把(ba)交通擁堵等實際問題轉換(huan)成數學算(suan)法映射到量(liang)子硬件上,我們就能(neng)更快地解決這些問題。”福(fu)特將量(liang)子計算(suan)作為公司的一(yi)項戰略重點(dian)來發展。

    德(de)國(guo)未(wei)來(lai)(lai)學家斯文·揚斯基(ji)認為(wei),大眾的試驗也許是未(wei)來(lai)(lai)取消交通燈(deng)等基(ji)礎(chu)交通設施(shi)的關鍵所在(zai)。“未(wei)來(lai)(lai)我(wo)們不需要(yao)紅(hong)綠燈(deng),通過(guo)量(liang)子(zi)計算機(ji)向城市車(che)輛發送速(su)度和方向控制的命令,交通堵塞將變得不復(fu)存(cun)在(zai)。”揚斯基(ji)說。

    ■ 提(ti)高電池(chi)性能

    量子計算機不(bu)僅可以幫助車(che)企(qi)優化交(jiao)通(tong)運(yun)行路線(xian)、減少交(jiao)通(tong)擁堵,還(huan)可以幫助他們實現一些技術難點的突破,例如動力電池能量密(mi)度的提升。

    去年6月,大(da)(da)眾內部研(yan)究人員首次(ci)成功地利用量(liang)(liang)子(zi)計算機模(mo)擬動力(li)電(dian)池(chi)相(xiang)關分(fen)(fen)子(zi),這對于高(gao)性(xing)能電(dian)動汽(qi)車電(dian)池(chi)的開(kai)發(fa)(fa)尤(you)為重要,專(zhuan)家(jia)們已(yi)經成功地模(mo)擬了諸如(ru)鋰氫和碳鏈等分(fen)(fen)子(zi),現在他們正在研(yan)究更(geng)復雜的化合(he)物。從長遠來看,大(da)(da)眾方面希望在量(liang)(liang)子(zi)計算機上模(mo)擬完整(zheng)的電(dian)動汽(qi)車電(dian)池(chi)的化學(xue)結構,以(yi)開(kai)發(fa)(fa)和生(sheng)產能量(liang)(liang)密(mi)度更(geng)高(gao)的動力(li)電(dian)池(chi)。大(da)(da)眾專(zhuan)家(jia)利用新開(kai)發(fa)(fa)的算法,為在量(liang)(liang)子(zi)計算機上模(mo)擬和優化高(gao)性(xing)能電(dian)動汽(qi)車電(dian)池(chi)的化學(xue)結構奠(dian)定(ding)了基礎(chu)。這種量(liang)(liang)子(zi)算法可以(yi)根據不同的標準,如(ru)輕量(liang)(liang)化、最大(da)(da)功率密(mi)度或(huo)電(dian)池(chi)組件來模(mo)擬電(dian)池(chi)的化學(xue)成分(fen)(fen),這將有助于加(jia)快電(dian)池(chi)的開(kai)發(fa)(fa)過程,避免時間(jian)和資源的浪費。

    目(mu)前,奔馳研發(fa)部(bu)門正(zheng)在(zai)研究如何利(li)用(yong)量子(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機來(lai)探索發(fa)現未來(lai)十年內可(ke)用(yong)于電動汽車(che)高級(ji)電池的(de)新(xin)材料(liao)。奔馳北(bei)美(mei)研發(fa)中心(xin)創新(xin)主(zhu)管本杰(jie)明·波澤表示(shi): “發(fa)現新(xin)型(xing)電池材料(liao)可(ke)開(kai)啟價(jia)值10億美(mei)元的(de)機遇,我們可(ke)以用(yong)量子(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機模擬電池的(de)化(hua)學結(jie)構,這是目(mu)前普通(tong)二(er)進制(zhi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機無法做到的(de)。”當(dang)前,戴姆勒正(zheng)與美(mei)國(guo)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機巨頭IBM的(de)量子(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)部(bu)門合(he)作,目(mu)標是在(zai)未來(lai)5至10年左右,在(zai)動力電池領域部(bu)署下一代(dai)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)能力。此外(wai),戴姆勒還在(zai)生(sheng)產制(zhi)造(zao)工廠中利(li)用(yong)量子(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機模擬各種焊接場景的(de)可(ke)能性。

    全球最大的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)供應商博(bo)世集(ji)團近期也已收購了從美(mei)國(guo)哈(ha)佛大學拆(chai)分(fen)出來(lai)的薩(sa)帕塔計算公司的部(bu)分(fen)股份。薩(sa)帕塔計算公司的目(mu)標是成為量子算法領域的引領者。博(bo)世方面(mian)預測,未(wei)來(lai)10年,市場對(dui)量子計算類的應用軟件(jian)需(xu)求可能達到數十億美(mei)元(yuan)。因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)廠商希(xi)望(wang)在(zai)這項有(you)望(wang)改變(bian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業“游戲規則”的新技術上加大投資,不管是移動出行還是人工智(zhi)能,或是汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)的優化(hua)設計以及電池材料的探(tan)索(suo),量子計算都(dou)有(you)望(wang)發揮(hui)更大的作用。

    ■ 德國車企領先

    當前在(zai)量(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)領(ling)域,美國(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)領(ling)先世界(jie),雙方的競爭(zheng)已進(jin)入白(bai)熱化階(jie)段(duan),而歐洲已經明顯落后。為了迎頭(tou)趕上,歐盟(meng)委員會(hui)近期已經啟動了一項為期10年的計(ji)劃(hua)(hua),計(ji)劃(hua)(hua)提供(gong)10億歐元資(zi)金,促進(jin)該(gai)地區量(liang)(liang)子(zi)技術的研發(fa)。德國(guo)(guo)久負(fu)盛名的于利希研究中(zhong)心正(zheng)在(zai)利用其中(zhong)一部分資(zi)金,計(ji)劃(hua)(hua)在(zai)3年內(nei)設計(ji)和(he)制(zhi)造一臺量(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機。

    隨著越(yue)來越(yue)多資金流入(ru)這一(yi)領(ling)域(yu),量(liang)子計算技術得(de)到更廣泛(fan)的應用是(shi)遲早(zao)的事情。雖然目前歐洲(zhou)在量(liang)子計算領(ling)域(yu)落后于中、美兩(liang)國,但歐洲(zhou)車企,尤(you)其是(shi)德國車企深(shen)具全(quan)球化(hua)眼光和前瞻性思維,已(yi)經開始將量(liang)子計算技術應用于汽車業,遙遙領(ling)先(xian)于全(quan)球其他車企。

    據悉,大眾對量(liang)子計(ji)算(suan)技術(shu)的前景非常(chang)有信(xin)心,已(yi)在美(mei)國為(wei)3項相關技術(shu)申請了專利,并計(ji)劃利用該(gai)技術(shu)在一些試點城市創(chuang)建“空(kong)中交通控制”系統(tong)。歐洲汽車(che)分析師馬庫斯·溫(wen)克(ke)勒認(ren)為(wei),未來,大眾、福特等量(liang)子計(ji)算(suan)方面的先行者有望在這一顛覆(fu)性技術(shu)領域搶占先機,率(lv)先實現盈利。

    量子計算技術可(ke)以(yi)幫助(zhu)車(che)企更好(hao)、更快地(di)完成從生產制造到(dao)移動(dong)出行(xing)等一系列業務。“在未來的(de)智慧城市中(zhong),量子計算機將成為人(ren)工智能(neng)、機器(qi)學習等技術的(de)推動(dong)者(zhe),并產生巨(ju)大的(de)影響。”溫克勒說。

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