Японские инженеры встроили квантовый компьютер в мобильного робота
Японские компании Toshiba и MIRISE Technologies сделали прорыв в автономной робототехнике. В мобильного робота MIRISE впервые в мире встроили компьютер для оптимизации SBM — систему, работающую по принципам, вдохновленным квантовыми вычислениями.
С ростом спроса на беспилотные транспортные средства и автономных роботов в логистике и промышленности возникает необходимость, чтобы машины «видели» — отслеживали маршруты и препятствия с помощью камер и лидаров — и быстро принимали решения. При этом они ограничены по размеру, энергопотреблению и стоимости, что делает обработку данных особенно сложной. Алгоритмы, вдохновленные квантовыми вычислениями, помогают эффективно решать такие задачи оптимизации без необходимости в специальном квантовом оборудовании.
«Хотя ранее SBM использовалась для централизованного управления, это первый случай внедрения ее прямо в мобильную платформу для автономного управления», — отмечают в Toshiba.
Робот видит и реагирует в реальном времени
Современные мобильные роботы и беспилотные автомобили должны мгновенно реагировать на объекты и препятствия. Камеры и лидары фиксируют все, что движется, а система принимает решения в течение миллисекунд. SBM использует алгоритмы, заимствованные из квантовых вычислений, чтобы решать задачи комбинаторной оптимизации — определять, какой объект отслеживать и как корректировать траекторию.
В отличие от обычного «один к одному» сопоставления объектов, алгоритм поддерживает режим «один ко многим», позволяя повторно идентифицировать объекты после перекрытия или временного исчезновения из поля зрения. Это критично в местах с высокой плотностью людей или машин. При тестировании алгоритм показал улучшение точности на 4 % по стандартным эталонным тестам и на 23 % в условиях пересечения объектов.
Высокая скорость на компактной платформе
SBM была запущена на специальном настраиваемом чипе, который можно программировать под конкретные задачи. Это позволило выполнять сложные вычисления очень быстро, несмотря на ограничения по размеру и энергопотреблению робота. Система обрабатывает до 23 кадров в секунду, тогда как для автономного вождения достаточно 10, и благодаря этому робот может одновременно видеть и отслеживать несколько объектов в реальном времени без помощи мощных серверов.
В ходе испытаний робот смог динамично планировать маршруты, избегая нескольких движущихся объектов одновременно. Система анализировала направление и скорость объектов, прогнозировала их перемещение и оптимизировала маршрут робота, снижая количество ненужных маневров.
Ключевые аспекты технологии SBM
SBM, хоть и вдохновлена квантовыми вычислениями, работает на обычном оборудовании: FPGA, GPU и ASIC. Она использует высокопараллельные вычисления и запатентованную технологию проектирования схем Toshiba, что позволяет запускать сложные алгоритмы прямо на встроенном контроллере робота.
Эта технология особенно ценна для логистики и городской мобильности, где скорость реакции и точность отслеживания критичны, а энергопотребление и размер аппаратуры ограничены. Роботы могут координировать работу между собой, распределять задачи и оптимизировать маршруты в режиме реального времени, что раньше требовало серверных центров.
Применение и перспективы
Компании планируют расширить SBM на автономные автомобили, промышленные роботы и системы координации нескольких платформ. Технология открывает путь к умным роботам, способным безопасно ориентироваться в сложных и динамических средах.
«Интеграция SBM в мобильную платформу — шаг к тому, чтобы роботы самостоятельно принимали решения, которые раньше были доступны только мощным серверам», — добавляют в Toshiba.
Это достижение показывает, как вдохновение квантовой механикой и встроенные вычислительные решения помогают создавать автономные системы нового поколения, способные работать эффективно в реальном мире, где пространство ограничено, а объекты постоянно движутся.
