福特与NASA签署协议 量子计算让自动驾驶跑得更快

早在今年7月份，福特汽车公司就与美国宇航局旗下量子人工智能实验室(QuAIL)签署一份价值10万美元的合同《太空行动协议》(Space Act Agreement)，但直到近日才为外界获悉。

　　虽然福特公司明确表示和NASA的合作并非针对自动驾驶，但考虑到福特公司在自动驾驶上的百年布局，利用航天局的量子计算机来进一步推进其自动驾驶汽车的研究还是此次合作的最终目的。

　　一、福特的自动驾驶战略

　　福特计划在2021年实现真正的无人驾驶，其无人驾驶事业已经走过了一个世纪。

　　20世纪20年代，福特公司就投入40亿美元致力于开发自动驾驶技术，其中四分之一投给了一家名为Argo AI的自动驾驶技术公司。

　　近一个世纪后，今年6月份，福特宣布收购位于底特律市中心密歇根中央火车站，这家火车站具有百年的历史，福特公司计划将之作为其AI及自动驾驶业务的中心。

　　紧接着的在7月份，福特汽车公司宣布成立福特自动驾驶汽车子公司 Ford Autonomous Vehicles LLC(FAC)，整合旗下的自动驾驶相关业务。

　　同样在7月份，福特公司CTO Ken Washington代表福特公司与QuAIL签署合作协议。为了达成这次合作，双方已经进行了一年的努力。

　　二、用量子计算解决车辆线路规划问题

　　福特获得了QuAIL旗下D-Wave 2000Q量子退火技术的使用权，这能帮助解决福特公司一直感兴趣的优化问题。福特也明确表示，柴油商用卡车车队的路线优化问题将是NASA量子计算能力的第一个应用场景。

　　量子退火(Quantum annealing)致力于解决一系列优化问题和机器学习难题，理论上要比传统的电子计算机快得多。量子计算机以量子比特为单位编码信息，使得大量的并行计算成为可能，这仅仅依赖于量子效应。量子退火利用量子隧穿(quantum tunneling)和量子缠绕(quantum interference)为一个问题提供全球最优解。

　　在量子计算研究领域的技术专家Joydip Ghosh表示，福特公司最先要解决的是经典的旅行推销员问题——怎样在多个目的地中间规划最优路线。

　　“车辆的路线规划是我们在生活场景中经常遇到的问题，”他说，“如果你尝试解决用计算机解决我们日常的问题，机器给你提供的解决方案会多到你耗尽时间。量子计算可能解决这个问题。”

　　该协议要求福特公司向NASA科学家提供两到三个优化案例，映射到二次无约束二进制优化(Quadratic Unconstrained Binary Optimization，QUBO)中。QUBO是价值1500万美元的D-Wave退火炉所接受的输入形式。NASA再基于此提供反馈，指导福特公司的研究员使用其计算机并提供接触途径。

　　三、量子计算可能使自动驾驶得以实现

　　福特公司并非第一家考虑使用量子计算的自动驾驶公司。2017年，大众汽车(Volkswagen)就曾使用量子退火在交通拥堵的北京为10000量车优化路线。量子退火能以毫秒级的速度解决问题，因而十分使用与交通优化这类时间紧急型的问题。

　　据来自Principal的科学家Florian Neukart所说，大众正在使用量子退火来增加软件的强化学习能力，使得软件快速学习如何在自动停车等场景下与环境进行交互。他说，“目标就是使用量子计算机来增强人工智能的能力。”

　　大众还相信量子计算能用于模拟微粒并最终用于开发新电池。

　　福特公司2016年才开始引进量子计算能力，由福特CTO Ken Washington及其带领的前沿技术研究团队主导。Washington说， “我们已经能做一些量子计算方面的事情，但是还不够。要做得更好还需要再多招纳一些有才华的人。”于是今年七月福特做了两件事，从威斯康星大学麦迪逊分校招聘了Ghosh，以及和NASA签署了协议。

　　“我们认为和NASA合作会是福特在量子计算应用方面的一次飞跃，即不需通过大量投资就能知道如何在量子计算的框架内思考及解决问题。”华盛顿表示，“对福特来说，最重要的并不是得以接触硬件，而是能学会如何解决问题。”