Japonų bendrovės „Toshiba“ ir „MIRISE Technologies“ pirmą kartą integravo kvantinės įkvėpties optimizavimo kompiuterį tiesiai į mobilųjį robotą. Sistema leidžia realiuoju laiku sekti kelis judančius objektus ir sudaryti saugų maršrutą, išvengiant kliūčių.
Šiam sprendimui sukurti buvo panaudota vadinamoji Simulated Bifurcation Machine – kompiuteris, veikiantis pagal algoritmus, paremtus kvantinių skaičiavimų principais. Ši sistema buvo integruota į autonominę platformą, kurią sukūrė „MIRISE“. Įrenginys geba realiuoju laiku apdoroti sudėtingas objektų sekimo užduotis, nepaisant labai griežtų dydžio ir energijos sąnaudų apribojimų.
Teigiama, kad tai pirmasis atvejis, kai kvantinės įkvėpties optimizavimo sistema sumontuota pačiame mobiliame įrenginyje, kuris savarankiškai valdo savo judėjimą.
Autonominių automobilių ir mobiliųjų robotų paklausa auga dėl darbo jėgos trūkumo logistikos ir „išmaniojo“ mobilumo srityse. Tokios sistemos, naudodamos kameras ir lidarus, turi nustatyti maršrutą ir kliūtis bei labai greitai priimti sprendimus. Tuo pačiu metu jos turi išlikti kompaktiškos, energiškai efektyvios ir nebrangios, o tai apsunkina vis didesnių duomenų kiekių apdorojimą.
Kvantinės įkvėpties optimizavimo kompiuteriai naudoja iš kvantinių skaičiavimų pasiskolintus algoritmus, kad išspręstų sudėtingas kombinatorines užduotis. Skirtingai nuo tikrųjų kvantinių kompiuterių, jie veikia įprastoje aparatinėje įrangoje – pavyzdžiui, FPGA, GPU ar ASIC – ir nereikalauja specialios kvantinės įrangos.
Bendrovės sukūrė įterptinės platformos prototipą ir išbandė ją aparatinės įrangos eksperimentuose. Buvo sukurtas algoritmas, kuris gali nuolat sekti žmones vietose, kur daug judančių objektų, net jei jie persidengia ar laikinai dingsta iš matymo lauko.
Objektų sekimo užduotis buvo suformuluota kaip kombinatorinės optimizacijos problema. Algoritmas palaiko ne tik atitikimą „vienas su vienu“, bet ir „vienas su daugeliu“, todėl gali pakartotinai aptikti objektus po jų persidengimo. Pagal sekimo tikslumo rodiklį Higher Order Tracking Accuracy sistema parodė 4 % geresnį rezultatą nei standartiniai etalonai ir 23 % geresnius rodiklius specialiuose testuose, skirtuose būtent situacijoms su objektų persidengimu įvertinti.
„Toshiba“ įdiegė savo sistemą įterptoje FPGA platformoje ir pasiekė didelį veikimo greitį, laikydamasi griežtų dydžio ir energijos sąnaudų ribojimų. Sistema pakartotinai aptikdavo ir sekdavo kelis objektus 23 kadrų per sekundę sparta – tai viršija maždaug 10 kadrų per sekundę ribą, kuri laikoma pakankama automatizuotam vairavimui. Tokia sparta leidžia realiuoju laiku atlikti sudėtingas optimizacijos užduotis kompaktiškuose įrenginiuose, pavyzdžiui, automobiliuose ir robotuose, nereikalaujant galingų serverių.
Per realius bandymus ant mobiliojo roboto buvo sumontuota FPGA su nauju sekimo algoritmu. Robotui pavyko dinamiškai planuoti maršrutą ir išvengti kelių judančių objektų. Sistema analizavo savo pasitikėjimo objekto padėties nustatymu lygį ir jų judėjimo kryptį, atnaujino užimtumo zonas ir prognozavo būsimą kliūčių padėtį. Tai padėjo sumažinti nereikalingų manevrų skaičių ir padidinti navigacijos efektyvumą.
Bendrovės pabrėžia, kad iki šiol panašios kvantinės įkvėpties sistemos buvo naudojamos tik centralizuotam mobiliųjų sistemų valdymui, o dabar toks kompiuteris pirmą kartą integruotas tiesiogiai į mobiliąją platformą autonominiam valdymui.
Ateityje planuojama šią įterptinę sistemą naudoti automatizuotose transporto priemonėse, kelių robotų koordinavimui, sudėtingų maršrutų optimizavimui ir užduočių paskirstymui realiuoju laiku įvairiuose pramonės sektoriuose.
