Japonijos bendrovės „Toshiba“ ir „MIRISE Technologies“ pirmą kartą kvantinės įkvėpties optimizavimo kompiuterį integravo tiesiai į mobilųjį robotą. Ši sistema realiuoju laiku leidžia sekti kelis judančius objektus ir sudaryti saugų maršrutą, išvengiant kliūčių.
Sprendimui sukurti pasitelkta vadinamoji „Simulated Bifurcation Machine“ – kompiuterinė sistema, veikianti pagal algoritmus, paremtus kvantinių skaičiavimų principais. Ji buvo integruota į autonominę platformą, kurią sukūrė „MIRISE“. Įrenginys geba realiuoju laiku apdoroti sudėtingas objektų sekimo užduotis net ir esant itin griežtiems dydžio bei energijos sąnaudų apribojimams.
Teigiama, kad tai pirmasis atvejis, kai kvantinės įkvėpties optimizavimo sistema sumontuota pačiame mobiliame įrenginyje, savarankiškai valdančiame savo judėjimą.
Autonominių automobilių ir mobiliųjų robotų paklausa auga dėl darbo jėgos trūkumo logistikos ir išmaniojo mobilumo srityse. Tokios sistemos, naudodamos kameras ir lidarą, turi atpažinti kliūtis, parinkti maršrutą ir itin greitai priimti sprendimus. Kartu jos privalo išlikti kompaktiškos, energiškai efektyvios ir nebrangios, o tai vis labiau apsunkina didėjančių duomenų srautų apdorojimą.
Kvantinės įkvėpties optimizavimo kompiuteriai taiko iš kvantinių skaičiavimų pasiskolintus algoritmus sudėtingoms kombinatorinėms užduotims spręsti. Skirtingai nei tikrieji kvantiniai kompiuteriai, jie veikia įprastoje aparatinėje įrangoje, pavyzdžiui, FPGA, GPU ar ASIC, todėl nereikalauja specialios kvantinės infrastruktūros.
Bendrovės sukūrė įterptinės platformos prototipą ir išbandė jį aparatinės įrangos eksperimentuose. Taip pat sukurtas algoritmas, galintis nuolat sekti žmones vietose, kur daug judančių objektų, net kai jie persidengia tarpusavyje arba laikinai dingsta iš matymo lauko.
Objektų sekimo užduotis buvo suformuluota kaip kombinatorinės optimizacijos problema. Algoritmas palaiko ne tik „vienas su vienu“, bet ir „vienas su daugeliu“ atitikimo scenarijus, todėl objektus galima patikimai iš naujo aptikti po persidengimo. Vertinant pagal rodiklį „Higher Order Tracking Accuracy“, sistema pasiekė 4 % geresnį rezultatą nei standartiniai etalonai ir 23 % geresnius rezultatus specialiuose testuose, skirtuose būtent persidengimų situacijoms įvertinti.
„Toshiba“ įdiegė sistemą į įterptinę FPGA platformą ir pasiekė didelį veikimo greitį, laikydamasi griežtų dydžio ir energijos sąnaudų ribojimų. Sistema gebėjo pakartotinai aptikti ir sekti kelis objektus 23 kadrų per sekundę sparta. Tai viršija maždaug 10 kadrų per sekundę ribą, kuri dažnai laikoma pakankama automatizuotam vairavimui. Toks našumas leidžia realiuoju laiku vykdyti sudėtingas optimizacijos užduotis kompaktiškuose įrenginiuose, pavyzdžiui, automobiliuose ar robotuose, nepasitelkiant galingų serverių.
Realių bandymų metu ant mobiliojo roboto buvo sumontuota FPGA su naujuoju sekimo algoritmu. Robotui pavyko dinamiškai planuoti maršrutą ir išvengti kelių judančių objektų. Sistema vertino pasitikėjimo lygį nustatant objekto padėtį ir jo judėjimo kryptį, atnaujino užimtumo zonas bei prognozavo būsimą kliūčių padėtį. Tai padėjo sumažinti nereikalingų manevrų skaičių ir padidinti navigacijos efektyvumą.
Bendrovės pabrėžia, kad iki šiol panašios kvantinės įkvėpties sistemos daugiausia buvo taikomos centralizuotam mobiliųjų sistemų valdymui, o dabar toks kompiuteris pirmą kartą integruotas tiesiogiai į mobiliąją platformą autonominiam valdymui.
Ateityje planuojama šią įterptinę sistemą taikyti automatizuotose transporto priemonėse, kelių robotų koordinavimui, sudėtingų maršrutų optimizavimui ir užduočių paskirstymui realiuoju laiku įvairiuose pramonės sektoriuose.
