Вперше у світі. Квантово-натхненний комп’ютер оптимізації встановили на мобільного робота

Про це пише видання Interesting Engineering.

У розробці використали Simulated Bifurcation Machine — це комп’ютер, який працює за алгоритмами, створеними на основі принципів квантових обчислень. Його вбудували в автономну платформу, розроблену MIRISE. Пристрій обробляє складні завдання відстеження об’єктів у режимі реального часу, попри обмеження за розміром і енергоспоживанням.

Читайте также: Кінець епохи: перший трансатлантичний оптоволоконний кабель підняли після 37 років перебування на морському дні

Це перший випадок, коли квантово-натхнену систему оптимізації встановили всередині мобільного пристрою для автономного керування.

Попит на автономні автомобілі та мобільних роботів зростає через нестачу робочої сили у сфері логістики та «розумної» мобільності. Такі системи мають за допомогою камер і лідарів визначати маршрут і перешкоди та швидко ухвалювати рішення. Водночас вони повинні залишатися компактними, енергоощадними та недорогими, що ускладнює обробку дедалі більших обсягів даних.

Квантово-натхненні комп’ютери оптимізації використовують алгоритми, запозичені з квантових обчислень, щоб розв’язувати складні комбінаторні задачі. На відміну від справжніх квантових комп’ютерів, вони працюють на звичайному обладнанні — наприклад, FPGA, GPU чи ASIC — і не потребують спеціального квантового устаткування.

Компанії створили прототип вбудованої платформи та перевірили її в апаратних експериментах. Вони розробили алгоритм, який може безперервно відстежувати людей у людних місцях, навіть якщо об’єкти перетинаються або тимчасово зникають з поля зору.

Завдання відстеження сформулювали як задачу комбінаторної оптимізації. Алгоритм підтримує не лише зіставлення«один до одного», а й «один до багатьох», що дозволяє повторно знаходити об’єкти після перекриття. За показником точності відстеження Higher Order Tracking Accuracy система продемонструвала результат на 4% кращий за стандартні орієнтири та на 23% кращий у тестах, спеціально створених для оцінки ситуацій із перекриттям об’єктів.

Читайте также: «Запускайте в терміналі, керуйте зі смартфону»: Claude Code на ПК тепер можна управляти дистанційно

Toshiba реалізувала свою систему на вбудованій FPGA, досягнувши високої швидкості роботи при жорстких обмеженнях за розміром і споживанням енергії. Система виконувала повторне виявлення та відстеження кількох об’єктів зі швидкістю 23 кадри за секунду, що перевищує приблизно 10 кадрів за секунду, необхідних для автоматизованого водіння. Це дає змогу виконувати складні завдання оптимізації в реальному часі на компактних пристроях, зокрема в автомобілях і роботах, без використання потужних серверів.

Під час реальних випробувань на мобільного робота встановили FPGA з новим алгоритмом відстеження. Робот зміг динамічно планувати маршрут і уникати кількох рухомих об’єктів. Система аналізувала впевненість у визначенні положення об’єктів і напрямок їхнього руху, змінювала зони зайнятості та прогнозувала майбутні позиції. Це зменшило кількість зайвих маневрів і підвищило ефективність навігації.

У компанії зазначили, що раніше подібні квантово-натхненні системи використовувалися для централізованого керування мобільними системами, але вперше такий комп’ютер вбудували безпосередньо в мобільну платформу для автономного контролю.

Надалі компанії планують застосовувати вбудовану систему в автоматизованих транспортних засобах, для координації кількох роботів, оптимізації складних маршрутів і розподілу завдань у реальному часі в різних галузях.