A kvantumszámítás hatása a közlekedési rendszerek optimalizálására
A reggeli forgalmi dugó nemcsak a városi autósok rémálma, hanem a közlekedésmérnökök egyik legmakacsabb problémája is. Hiába a fejlett térképszoftverek, a Waze, a mesterséges intelligencia vagy a városok kamerahálózata – egy ponton túl ezek a rendszerek sem tudnak mit kezdeni azzal, ha mindenki ugyanabba az irányba indul egyszerre. Itt jön képbe a kvantumszámítás, amely nem újabb „gyorsabb számítógépet” jelent, hanem egy teljesen új gondolkodásmódot. És ez a gondolkodásmód forradalmasíthatja azt, ahogyan a közlekedésünket optimalizáljuk.
Miért nem elég a mai technológia?
A jelenlegi forgalomirányító algoritmusok szuperszámítógépeken futnak, és klasszikus logika mentén próbálnak dönteni. Vegyük például egy nagyváros lámpahálózatát, ahol több tízezer változót kell figyelembe venni: autók száma, sávok kapacitása, gyalogosforgalom, tömegközlekedési járművek menetrendje, balesetek és útlezárások. A probléma ezzel az, hogy az összes lehetséges útvonal és állapot kombinációinak száma exponenciálisan nő. Ez a kombinatorikus robbanás az, ahol a klasszikus gépek már csak becsléseket tudnak adni. Egy adott helyzetre nem tudnak valóban optimális megoldást számolni – csak egy jó közelítést.
Mi az, amit a kvantumszámítógép másképp csinál?
A kvantumszámítógépek nem sorban vizsgálják végig a lehetőségeket, hanem kvantumbitek – azaz qubitek – segítségével egyszerre több állapotot is képesek reprezentálni. Ez lehetővé teszi, hogy egy bonyolult hálózatban (például egy város közlekedésében) nemcsak gyorsabban, hanem hatékonyabban találjanak megoldásokat.
Egy kvantumalgoritmus például képes lehet úgy újraszámolni egy teljes városi közlekedési rendszer lámpaprogramját, hogy az minimális torlódást eredményezzen – méghozzá valós időben. A Google, az IBM vagy éppen a kanadai D-Wave már most is kísérletezik ilyen algoritmusokkal. Ezek nem sci-fi laboratóriumi projektek: több német és japán nagyvárosban is tesztelnek kvantumalapú forgalomtervezést, egyelőre hibrid módszerekkel (klasszikus gép + kvantum-ko-processzor).
Valódi példa: München és a kvantumlogisztika
A német BMW és a Deutsche Bahn nemrégiben közösen indított egy programot, amelyben egy kvantumszámítógép optimalizálta az alkatrészek szállítását több gyár között. Az adatok szerint a kvantumalgoritmus nemcsak rövidebb szállítási időt, de 15%-kal alacsonyabb üzemanyag-felhasználást is eredményezett. Bár ez nem kifejezetten közúti forgalomirányítás volt, a módszertan átemelhető: miért ne lehetne egy város közlekedési hálózata hasonló módon „összedrótozva” és folyamatosan optimalizálva?
Az autógyártók és a kvantumverseny
Nem meglepő, hogy az autóipar is beszállt a kvantumversenybe. A Volkswagen például már 2019-ben kvantumalgoritmust futtatott Tokió taxihálózatán. Az eredmény: jelentős csökkenés a várakozási időben és hatékonyabb járműelosztás. Azóta tovább finomították a rendszert, és 2024-től már pilot üzemmódban fut több városban, például Hamburgban és Szingapúrban.
A BMW és a Ford is fejleszt kvantumalapú logisztikai és forgalmi modelleket, nem utolsósorban azért, mert ezek a megoldások nemcsak a közlekedést teszik hatékonyabbá, hanem a gyártási láncokat is, amelyek az autógyártás gerincét adják.
És mi van az önvezetőkkel?
Az önvezető autók egyre jobb szenzorokkal, kamerákkal és neurális hálózatokkal dolgoznak, de ezek a rendszerek jelenleg nagyrészt az egyes autók szintjén működnek. A kvantumszámítás éppen itt adhat extrát: lehetővé teszi, hogy ne csak az autó „lássa” a környezetét, hanem a rendszer „lásson rá” az egész városi közlekedési hálóra. Egyfajta globális tudatot hozhat létre, ahol az önvezető autók nemcsak magukban gondolkodnak, hanem együtt optimalizálnak, egymással összehangolva, a központi kvantumalgoritmus utasításai alapján.
Ez nem csak a forgalom csökkentését jelenti. A kvantumoptimalizációval csökkenthető az energiafogyasztás, megelőzhető a mikrotorlódás, és minimalizálható a balesetek esélye. Ráadásul ezeket a műveleteket a jelenlegi rendszerekhez képest milliószor gyorsabban lehetne elvégezni – legalábbis elméletben.
Tényleg itt van már a kvantumforradalom?
Bár a kvantumszámítógépek egyelőre még nem állnak készen arra, hogy egy egész ország forgalmát valós időben irányítsák, a trend világos. A kutatások, pilotprojektek és ipari tesztek alapján az elkövetkező években a kvantumszámítás kézzelfogható hatást gyakorolhat a közlekedési rendszerekre.
Aki ma még legyint rá, az holnap lehet, hogy már egy olyan városban él, ahol a reggeli dugókat nem algoritmusok, hanem kvantummechanikai szuperpozíciók oldják meg. És ki tudja, lehet, hogy mire észbe kapunk, a forgalomirányító rendszer már a Schrödinger-lámpánkat váltogatja pirosról zöldre – egyszerre.
Kiemelt kép: Unspalsh