5 минут на 1000 авто: квантовый компьютер прошел боевое крещение на заводе Ford
NewsMakerТехнологии D-Wave протаптывают путь из лаборатории в индустрию.
Стремительное развитие вычислительной техники привело к появлению принципиально новых систем, способных выполнять расчеты на недостижимых ранее скоростях. Компания D-Wave Quantum Inc. из Пало-Альто, Калифорния, стала первой, кто вывел на рынок компьютеры, работающие на основе квантовых эффектов.
Традиционные компьютеры обрабатывают данные с помощью кремниевых транзисторов, которые могут находиться в одном из двух состояний – включено или выключено (1 или 0). В квантовых системах информация хранится в кубитах – квантовых битах, способных благодаря явлению суперпозиции существовать одновременно в обоих состояниях. Такая их особенность позволяет исследовать множество вариантов решения задачи параллельно.
Команда D-Wave применяет уникальный метод вычислений – квантовый отжиг , названный по аналогии с металлургическим процессом, где материал нагревают, а затем медленно охлаждают для улучшения его структуры. В основе метода лежит преобразование задачи оптимизации в физическую модель, где каждому возможному решению соответствует определенный уровень энергии квантовых битов. Процесс начинается с высокоэнергетического состояния, позволяющего исследовать множество различных конфигураций. По мере постепенного снижения энергии (аналог охлаждения в металлургии) квантовый компьютер естественным образом стремится к наиболее стабильному состоянию – глобальному минимуму энергии, представляющему оптимальное решение исходной задачи. Благодаря квантовой природе вычислений, машина способна "туннелировать" сквозь энергетические барьеры, избегая застревания в локальных минимумах, что дает существенное преимущество перед классическими алгоритмами оптимизации.
Гибридная архитектура из классических и квантовых технологий позволяет уже сейчас применять систему для решения практических задач в различных отраслях.
Яркий пример успешного внедрения такого проекта продемонстрировал автомобильный завод Ford Otosan. На одной производственной линии предприятия собирают 1500 модификаций транспортных средств, поэтому организовать и проконтролировать процесс - нелегкая задача для руководства. Каждая модификация требует особой последовательности операций и различного времени обработки на разных участках. При этом необходимо учитывать множество ограничений: производственные мощности кузовного цеха, особенности работы покрасочного участка, пропускную способность сборочной линии, доступность комплектующих и множество других факторов.
Традиционные методы оптимизации, включая проприетарные алгоритмы и проекты с открытым исходным кодом, не справлялись с такой сложной задачей планирования. Расчет оптимального графика производства занимал от десяти минут до часа, что существенно замедляло реакцию предприятия на изменения в производственной программе. Внедрение квантовой системы D-Wave кардинально изменило ситуацию: время составления детального плана производства тысячи автомобилей сократилось до пяти минут. При этом технология учитывает все производственные ограничения и находит действительно оптимальные решения, позволяющие максимально эффективно использовать имеющиеся ресурсы.
Радуют и результаты в фармацевтической отрасли. В сотрудничестве с исследовательским подразделением Japan Tobacco (JT) специалисты D-Wave разработали инновационный подход к поиску новых лекарственных соединений. Квантовые вычисления помогли прокачать работу больших языковых моделей, которые генерируют молекулярные структуры потенциальных препаратов.
Благодаря интеграции квантового отжига в процесс машинного обучения, усовершенствованные алгоритмы теперь способны создавать молекулы с характеристиками, улучшенными в несколько раз. Генерируемые структуры отличаются повышенной стабильностью, низкой энергией и более выраженными лечебными свойствами по сравнению с теми, что содержались в исходных наборах данных.
Достижения D-Wave в промышленности и медицине доказывают: эра практического применения квантовых компьютеров уже наступила. Большинство других производителей пока что только проводят лабораторные эксперименты, но от квантовой судьбы нам теперь точно никуда не убежать. К сожалению, и от рисков, связанных с этими машинами тоже…
Стремительное развитие вычислительной техники привело к появлению принципиально новых систем, способных выполнять расчеты на недостижимых ранее скоростях. Компания D-Wave Quantum Inc. из Пало-Альто, Калифорния, стала первой, кто вывел на рынок компьютеры, работающие на основе квантовых эффектов.
Традиционные компьютеры обрабатывают данные с помощью кремниевых транзисторов, которые могут находиться в одном из двух состояний – включено или выключено (1 или 0). В квантовых системах информация хранится в кубитах – квантовых битах, способных благодаря явлению суперпозиции существовать одновременно в обоих состояниях. Такая их особенность позволяет исследовать множество вариантов решения задачи параллельно.
Команда D-Wave применяет уникальный метод вычислений – квантовый отжиг , названный по аналогии с металлургическим процессом, где материал нагревают, а затем медленно охлаждают для улучшения его структуры. В основе метода лежит преобразование задачи оптимизации в физическую модель, где каждому возможному решению соответствует определенный уровень энергии квантовых битов. Процесс начинается с высокоэнергетического состояния, позволяющего исследовать множество различных конфигураций. По мере постепенного снижения энергии (аналог охлаждения в металлургии) квантовый компьютер естественным образом стремится к наиболее стабильному состоянию – глобальному минимуму энергии, представляющему оптимальное решение исходной задачи. Благодаря квантовой природе вычислений, машина способна "туннелировать" сквозь энергетические барьеры, избегая застревания в локальных минимумах, что дает существенное преимущество перед классическими алгоритмами оптимизации.
Гибридная архитектура из классических и квантовых технологий позволяет уже сейчас применять систему для решения практических задач в различных отраслях.
Яркий пример успешного внедрения такого проекта продемонстрировал автомобильный завод Ford Otosan. На одной производственной линии предприятия собирают 1500 модификаций транспортных средств, поэтому организовать и проконтролировать процесс - нелегкая задача для руководства. Каждая модификация требует особой последовательности операций и различного времени обработки на разных участках. При этом необходимо учитывать множество ограничений: производственные мощности кузовного цеха, особенности работы покрасочного участка, пропускную способность сборочной линии, доступность комплектующих и множество других факторов.
Традиционные методы оптимизации, включая проприетарные алгоритмы и проекты с открытым исходным кодом, не справлялись с такой сложной задачей планирования. Расчет оптимального графика производства занимал от десяти минут до часа, что существенно замедляло реакцию предприятия на изменения в производственной программе. Внедрение квантовой системы D-Wave кардинально изменило ситуацию: время составления детального плана производства тысячи автомобилей сократилось до пяти минут. При этом технология учитывает все производственные ограничения и находит действительно оптимальные решения, позволяющие максимально эффективно использовать имеющиеся ресурсы.
Радуют и результаты в фармацевтической отрасли. В сотрудничестве с исследовательским подразделением Japan Tobacco (JT) специалисты D-Wave разработали инновационный подход к поиску новых лекарственных соединений. Квантовые вычисления помогли прокачать работу больших языковых моделей, которые генерируют молекулярные структуры потенциальных препаратов.
Благодаря интеграции квантового отжига в процесс машинного обучения, усовершенствованные алгоритмы теперь способны создавать молекулы с характеристиками, улучшенными в несколько раз. Генерируемые структуры отличаются повышенной стабильностью, низкой энергией и более выраженными лечебными свойствами по сравнению с теми, что содержались в исходных наборах данных.
Достижения D-Wave в промышленности и медицине доказывают: эра практического применения квантовых компьютеров уже наступила. Большинство других производителей пока что только проводят лабораторные эксперименты, но от квантовой судьбы нам теперь точно никуда не убежать. К сожалению, и от рисков, связанных с этими машинами тоже…