福特合作微软利用量子计算打造平衡路径规划系统 解决城市交通拥堵

据外媒报道，一个互联互通的世界通过多种方式改善了数十亿人的生活，如提供即时信息、加强医疗保健、提供观看电影或听音乐的新方式，以及为家庭配备智能扬声器。然而，尽管有了许多改善，人们仍然发现自己陷入了更多的交通拥堵中。尽管任何人都可以使用导航技术更有效地到达目的地，但它无法大规模协调交通。

为此，福特与微软的科学家合作启动了一个试点项目，该项目利用强大的量子技术模拟了数千辆汽车及其对交通拥堵的影响。尽管量子计算技术的发展仍处于早期阶段，但在应用这些知识解决今天的问题，同时扩展知识解决明天更复杂的问题方面，已经取得了很大进展。2018年，研究人员合作开发了一种在经典计算机上运行的新量子方法，以帮助解决西雅图的交通拥堵问题。在高峰时段，大量司机同时请求走最短的路线，但导航服务只能在孤立的环境中处理此类请求。在提供路线建议时，不考虑类似请求的数量，包括计划走同一路线的其他司机。然而，如果能够开发一个更平衡的路线系统来取代这种个性化的路线系统，考虑到驾驶员的不同路线需求，优化路线建议，最大限度地减少共享同一条道路的车辆数量，可以节省每个人的时间和麻烦。然而，设计平衡路由系统的最大障碍是需要大量的计算资源。简单地说，传统计算机要从大量的路径规划中及时找到最优路径是不可行的，需要量子计算来提供帮助。从本质上讲，现有的数字计算机将信息转换为1、0或比特。然而，在量子计算机中，信息是由量子位处理的，在测量之前可以存在两种状态。当测量时，它会以1或0的形式随机出现，发生的概率由量子力学规则控制。最后，量子计算机可以以更快的速度处理信息。科学家们试图在非量子硬件上模拟量子计算机的一些特定特性，从而推广基于量子的技术，这是一种强大的算法，可以模拟特定的量子行为，并在特定的传统硬件上运行。量子计算具有处理大量数据的能力，可以为驾驶员提供平衡的路线规划，从而使交通更加顺畅，通勤更加高效，甚至减少污染。

福特与微软合作测试了几种不同的可能性，包括一种涉及多达5000辆汽车的场景，每辆车有10条不同的路线可供选择，并要求提供一条穿过西雅图市的路线。在20秒内，新系统向车辆发送了一个平衡的路线建议，与之前的路线建议相比，整体交通拥堵改善了73%。同时，平均通勤时间也减少了8%，这种模拟车队每年可以节省55000多小时的拥堵时间。研究结果非常好，因此福特和微软扩大了合作范围，以进一步改进算法，并在更现实的场景中验证其有效性。例如，如果知道街道被关闭，这种方法还会产生类似的结果吗？路线选择对所有司机公平吗？一些司机会选择不走推荐的路线吗。为了确保均衡的路线规划能够真正改善城市交通，有必要继续测试上述问题。去年，福特还与美国国家航空航天局建立了合作伙伴关系，开展了一个关于车队路径规划效率的类似项目。然而，福特的量子计算团队正在扩大，并正在与微软和其他合作伙伴合作，研究如何将这项技术应用于机器人和空气动力学等领域。福特还将致力于寻找为人们创造更好产品和体验的方法。

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