福特汽車與NASA簽署價(jià)值10萬(wàn)美元的合同，用量子計(jì)算解決路線優(yōu)化問(wèn)題

當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月27日，美國(guó)福特汽車公司與美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的量子人工智能實(shí)驗(yàn)室(QuAIL)簽署了一份價(jià)值10萬(wàn)美元的合同。福特公司將使用NASA的量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)駕駛汽車的研究。

NASA量子人工智能實(shí)驗(yàn)室，2013年由NASA、大學(xué)空間研究協(xié)會(huì)(Universities Space Research Association)和谷歌聯(lián)合創(chuàng)立，旨在研究未來(lái)幾十年內(nèi)量子計(jì)算機(jī)將如何幫助解決計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)問(wèn)題。

根據(jù)協(xié)議，福特公司在未來(lái)的一年里可以使用QuAIL的D-Wave公司的2000Q型量子退火計(jì)算機(jī)，以解決汽車領(lǐng)域最熱門的路線優(yōu)化問(wèn)題。福特可以向NASA提供兩到三個(gè)路線優(yōu)化案例，以量子退火計(jì)算接受的輸入形式，將案例映射到二次無(wú)約束二進(jìn)制優(yōu)化(QUBO)上。之后NASA將提供結(jié)果反饋，培訓(xùn)一名來(lái)自福特的研究人員使用這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，而該研究人員可以定期使用這臺(tái)價(jià)值1500萬(wàn)美元的量子退火計(jì)算機(jī)。

“福特將要解決的第一個(gè)問(wèn)題，就是駕駛領(lǐng)域經(jīng)典的旅行商問(wèn)題(Travelling salesman problem)——司機(jī)由起點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過(guò)所有給定的地點(diǎn)后，最后再回到原點(diǎn)的最優(yōu)路線?！?福特公司量子計(jì)算研究技術(shù)專家喬伊迪普·戈什(Joydip Ghosh)表示。

D-Wave是一家加拿大的量子計(jì)算機(jī)公司，推出了世界上第一臺(tái)使用量子退火技術(shù)的商用量子計(jì)算機(jī)。量子退火 (annealing) 過(guò)程會(huì)先將設(shè)備置于簡(jiǎn)單的配置中，并使其處于能量基態(tài)(energetic ground state)，然后再將設(shè)備調(diào)整至可得出問(wèn)題答案的配置。因此，如果退火過(guò)程順利，系統(tǒng)將會(huì)始終保持在能量基態(tài)，從而解決各種涉及到的“最小化”問(wèn)題。

D-Wave 2000Q型量子退火計(jì)算機(jī) 來(lái)自：D-Wave官網(wǎng)

2017年5月，大眾汽車也曾利用量子退火計(jì)算，為北京的一萬(wàn)輛出租車模擬出每輛車從市中心到達(dá)機(jī)場(chǎng)的最佳路線，以期以最快的速度行駛32公里路到達(dá)目的地，且不會(huì)造成交通堵塞。實(shí)驗(yàn)證明，大眾團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的量子退火計(jì)算的算法，在不到一秒內(nèi)就可以給出每輛車的最優(yōu)行駛路線，而普通計(jì)算機(jī)完成同樣的任務(wù)，則需要約45分鐘。

相比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)的最大區(qū)別在于：傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)只能按照時(shí)間順序一個(gè)個(gè)地解決問(wèn)題，而量子計(jì)算機(jī)卻可以同時(shí)解決多個(gè)問(wèn)題。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用的運(yùn)算規(guī)則是二進(jìn)制，用0和1記錄信息狀態(tài)。但量子計(jì)算機(jī)由量子狀態(tài)來(lái)描述信息，根據(jù)量子的特性它可以同時(shí)表示多種狀態(tài)，并同時(shí)進(jìn)行疊加運(yùn)算，因而擁有更快速的運(yùn)算方式。舉個(gè)例子，要求你5分鐘內(nèi)在圖書館某一本書的某頁(yè)上找到一個(gè)大寫字母“X”，這幾乎是不可能的，因?yàn)槟抢镉?000萬(wàn)冊(cè)書。但是如果你處于5000萬(wàn)個(gè)平行現(xiàn)實(shí)中，每個(gè)現(xiàn)實(shí)都可以查看不同的書籍，你肯定能在其中某個(gè)現(xiàn)實(shí)中找到這個(gè)“X”。在這個(gè)假設(shè)中，普通計(jì)算機(jī)就是像瘋子一樣的那個(gè)你，需要5分鐘內(nèi)找遍盡可能多的書。而量子計(jì)算機(jī)卻能將你復(fù)制出5000萬(wàn)個(gè)，每個(gè)只需翻找一本書即可。因此超高速的運(yùn)行能力，使得量子計(jì)算機(jī)得以在如人工智能、分子模擬、金融建模、天氣預(yù)報(bào)、粒子物理學(xué)有廣闊應(yīng)用前景。

盡管目前福特正在推動(dòng)量子計(jì)算在自動(dòng)駕駛上的研究，但該項(xiàng)目并不屬于福特自動(dòng)駕駛汽車子公司的一部分。福特首席技術(shù)官肯·華盛頓(Ken Washington)認(rèn)為，量子技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用在短期內(nèi)“為時(shí)尚早”。

2018年7月，福特宣布投資40億美元成立福特自動(dòng)駕駛汽車子公司(Ford Autonomous Vehicles LLC)，業(yè)務(wù)范圍包括所有自動(dòng)駕駛汽車相關(guān)的運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)。

“當(dāng)然，我們的最終目標(biāo)，是把這種智能(路徑優(yōu)化)服務(wù)與自動(dòng)駕駛等服務(wù)相結(jié)合，讓生活在 城市里的人們獲得更好的道路體驗(yàn)。”華盛頓表示。

本文來(lái)源：澎湃新聞 徐路易