As equipes que competem na categoria “Rumo a uma Cadeia de Fornecimento Eficiente e Sustentável” do Airbus-BMW Quantum Challenge se uniram para enfrentar uma questão fundamental na fabricação moderna: otimizar as cadeias de fornecimento para reduzir as emissões de dióxido de carbono, garantindo ao mesmo tempo confiabilidade e eficiência. A complexidade da fabricação de produtos de transporte, como carros e aviões, resulta em aplicações e redes de transporte mais complexas. Dado que estes produtos e sistemas contribuem significativamente para as emissões de carbono, as inovações podem levar a melhorias ambientais em todo o mundo.
O desafio não é apenas melhorar a eficiência da movimentação de peças e materiais entre locais de produção, segundo os organizadores; trata-se de criar uma cadeia de fornecimento ambientalmente sustentável e econômica.
No centro deste desafio está a necessidade de desenvolver soluções quânticas que possam navegar pelas complexidades destas grandes e interligadas cadeias. A tecnologia quântica oferece a capacidade de conceber soluções que poderão um dia mudar a forma como abordamos os problemas de planeamento, proporcionando novas formas de otimizar rotas, gerir recursos e prever interrupções. Finalmente, estes grupos estão a descobrir novos métodos quânticos que podem respeitar as restrições necessárias e, ao mesmo tempo, proporcionar uma redução significativa nas emissões de carbono.
Nesta série, examinamos as soluções propostas por esses pioneiros, finalistas do Airbus-BMW Group Quantum Computing Challenge. Pedimos-lhes que partilhassem as suas abordagens únicas, os desafios que enfrentaram e o impacto que as suas soluções poderiam ter no futuro das viagens. Junte-se a nós enquanto exploramos o que há de mais avançado nessas soluções e conhecemos os inovadores que estão ampliando os limites do que é possível usar computadores quânticos para resolver alguns dos maiores desafios no transporte.
Pesquisa 4colors: Redefinindo o desenvolvimento da cadeia de suprimentos
A 4colors Research, uma das vencedoras do Quantum Challenge, concentra-se na combinação de métodos clássicos de otimização com computação quântica. Esta abordagem foi projetada para enfrentar os desafios mais urgentes que a indústria enfrenta atualmente.
“Nós nos concentramos em combinar métodos clássicos e quânticos porque acreditamos que é aqui que as maiores melhorias podem ser feitas”, disse o Dr. Marcin Kaminski, fundador e CEO da 4colors Research. “Os problemas de otimização da cadeia de suprimentos são muito complexos para os computadores tradicionais. Estamos analisando como podemos combinar a computação clássica e quântica para enfrentar os desafios de empresas como a Airbus e a BMW.”
A equipe utiliza seu amplo conhecimento acadêmico e industrial para resolver essas questões difíceis. Embora a otimização clássica tenha uma base sólida, a computação quântica oferece novas oportunidades para criar algoritmos mais rápidos e eficientes. A empresa está comprometida com uma abordagem híbrida que combina métodos clássicos e quânticos.
“Acreditamos que para a computação quântica funcionar é necessária uma base sólida em técnicas clássicas”, explica Kaminski. “Nossa abordagem híbrida baseia-se na otimização tradicional e utiliza a computação quântica para melhorar recursos desafiadores.”
À medida que a 4colors Research continua a desenvolver a sua tecnologia, vê a computação quântica desempenhando um papel importante no futuro do transporte e da logística. “A otimização quântica pode nos ajudar a resolver grandes problemas com mais rapidez”, disse Kaminski, apontando para os benefícios potenciais para todo o setor.
Com sede em Cambridge, Reino Unido, a 4colors Research é uma empresa de consultoria de P&D que trabalhou com clientes em todo o mundo, concentrando-se no fornecimento de soluções avançadas de otimização e análise para desafios do mundo real.
NTT DATA: Equilibrando Sustentabilidade e Eficiência
A abordagem da equipe da NTT DATA ao Desafio Quantum é impulsionada pelo compromisso de aproveitar o incrível poder da inovação para resolver alguns dos mais difíceis desafios de sustentabilidade.
A sua equipa está focada na redução das emissões de dióxido de carbono nas cadeias de abastecimento, um desafio que se enquadra bem nos seus objetivos, de acordo com Raoul Heese, Consultor Técnico Principal de Computação Quântica, NTT DATA. “O problema que escolhemos é melhorar as cadeias para reduzir as emissões de dióxido de carbono”. “Este projeto é importante porque tem impacto direto na sustentabilidade das indústrias aeroespacial e automotiva.”
Para resolver esse problema, a equipe da NTT DATA usa uma abordagem híbrida que combina métodos quânticos, de inspiração quântica e clássicos.
“Nossa solução usa uma combinação tripla de métodos quânticos, de inspiração quântica e clássicos para abordar completamente uma determinada tarefa de otimização”, disse Heese.
Esta abordagem flexível permite-lhes enfrentar uma variedade de problemas complexos, tornando a sua solução escalável e adaptável a diferentes ambientes industriais.
Pode levar algum tempo, mas a equipe está otimista quanto ao impacto potencial do seu trabalho.
“Não esperamos avanços imediatos, mas nosso objetivo é usar a tecnologia quântica limitada disponível hoje para desenvolver soluções escaláveis com melhores tecnologias quânticas no futuro”, disse Heese. “Isso nos permite ajudar a desenvolver inovações em logística movida a energia quântica e abre as portas para novas oportunidades de pesquisa para problemas relacionados à indústria”.
A NTT DATA é uma empresa internacional de consultoria e serviços de tecnologia da informação com sede em Tóquio, Japão. A empresa ajuda os clientes a se transformarem por meio de consultoria, soluções industriais, serviços de processos de negócios, modernização de TI e serviços gerenciados.
IQ-CTRL: Superando os desafios do hardware quântico
O IQ-CTRL, outro grupo líder no Desafio Quantum, está focado em acelerar a otimização quântica para fornecer soluções práticas para a indústria.
“Embarcamos na Quantum Mobility Quest para acelerar o cronograma de otimização quântica e agregar valor à indústria por meio de soluções práticas”, explicou Sam Marsh, engenheiro sênior de soluções da Q-CTRL.
Seu método envolve um algoritmo híbrido que decompõe o problema em componentes que devem ser resolvidos em CPUs clássicas ou QPUs quânticas, dependendo da complexidade do subproblema.
“Usamos uma versão modificada do solucionador quântico Q-CTRL para cada subproblema, que é uma customização de nosso solucionador QAOA para melhorar a aproximação”, disse Marsh.
Este novo método, combinado com seus métodos de supressão de erros, permite que o Q-CTRL alcance resultados de alta qualidade mesmo no hardware quântico atual.
Olhando para o futuro, a Q-CTRL vê a computação quântica desempenhando um papel cada vez mais importante em indústrias como a automotiva e a aviação.
“Esperamos progresso contínuo na otimização quântica e esperamos que as otimizações de soluções quânticas cresçam”, disse Marsh. “No início, ocorrerão aplicações de alto impacto onde pequenas melhorias em relação às soluções existentes proporcionam benefícios ambientais e económicos significativos em (por exemplo) toda a cadeia de abastecimento. Durante a próxima década, prevemos que empresas, incluindo aeroespacial, automotiva e outras, utilizem a computação quântica inicial como parte de soluções de fabricação para problemas críticos de otimização, como o problema apresentado neste desafio.”
Ao continuar a melhorar a sua abordagem, a Q-CTRL pretende ultrapassar os limites do que é possível com a tecnologia quântica no domínio dos transportes e da logística.
O caminho a seguir: o potencial transformador da tecnologia quântica
Então, o que vem a seguir para nossos oponentes?
Seu progresso vai além de vencer e perder na competição. O objetivo do desafio é que o trabalho da 4colors Research, NTT DATA e Q-CTRL demonstre o grande potencial da computação quântica para transformar o gerenciamento da cadeia de suprimentos.
Estas equipas trabalharão para enfrentar os desafios de eficiência e sustentabilidade à medida que avançam para a final do torneio. Em última análise, estes grupos contribuem para um futuro onde a logística será melhorada não só em termos de custo e velocidade, mas também no seu impacto ambiental.
