해당 포스트는 DENSO 사의 'DWAVE시스템(양자 컴퓨팅) 활용 사례'를 조사하며 정리한 글입니다.
물류 네트워크 최적화 프로젝트를 진행하면서 외부 사례를 조사하였고, 그 중 최신 기술(양자 컴퓨팅)을 활용한 사례를 발견(일명 D-Project)하여 내부 공유를 위해 정리한 글입니다.
아래 내용에 상세 기술에 대한 내용은 없지만 DENSO 사에서 물류 네트워크 최적화 프로젝트를 진행하고 있다는 것을 확인하였고 양자 컴퓨팅을 적용하기 위한 노력을 지속적으로 하고 있다는 것을 알 수 있습니다.
3줄 요약
DENSO, 미래 기술 연구에 DWAVE 시스템을 적용하여 양자 컴퓨팅 기술 활용- 자동차 부품을 만드는 것 외에도 생산/로보틱스/물류 등에 양자 컴퓨팅 통합을 계획
- 네트워크 최적화의 세부 과제로 차량 스케쥴링, 라우팅 최적화를 검토하여 기존보다 좋은 효과를 확인하였고 지속 연구 개발 중
Destination: Quantum
DENSO Corporation은 세계 대부분의 주요 자동차 회사들을 위한 첨단 자동차 기술, 시스템 및 부품의 선두 공급업체다. 산업계의 큰 변화의 시기에, 그들은 양자 컴퓨팅과 같은 혁신의 새로운 프론티어를 탐색하면서 그들의 사업, 고객, 그리고 그들의 파트너들에게 어떻게 도움이 될지를 이해하며 미래를 향해 질주하고 있다.
DENSO는 자동화, 효율성, 감지, 통신, AI 기술에 중점을 두고 있어 미래 비즈니스에서 양자 컴퓨팅의 힘에 대한 폭넓은 필요성을 기대하고 있다. 더 똑똑하고, 더 안전하며, 환경 친화적인 자동차 부품을 만드는 것 외에도, 이 회사는 생산과 로보틱스에서부터 제품 납품을 위한 일정과 물류에 이르기까지 모든 것에 양자 컴퓨팅을 통합하는 것을 계획하고 있다.
그 비전을 현실로 만들기 위한 작업이 이미 진행 중이다. DENSO는 최근 공장 바닥에서 자동 유도 차량(AGV)의 제어 최적화를 위한 개념 증명 작업을 완료했다. 이러한 로봇 수송기는 자동화된 안내 시스템을 사용하여 공장 주변을 자재를 이동시킨다. 한 번에 작동하는 AGV의 수를 고려할 때, 각 기계에 대한 원활한 제어와 생산 요구에 보조를 맞추는 동시에 충돌 회피 사이의 균형을 맞추는 것이 가장 중요하다.
DENSO는 하이브리드 클래식 퀀텀 컴퓨팅의 힘을 이용하여 AGV가 공장 주변에서 취할 수 있는 최적의 경로 수를 좁히고 순위를 매겼다. 그리고 나서, 그들은 생태계를 가로지르는 교통량을 줄이는 데 초점을 맞췄다.
연구자들은 속도보다 안전에 중점을 두더라도 AGV가 명확한 경로가 열리기를 기다리는 시간을 평균 15% 단축하는 솔루션을 만들 수 있었다.
Shifting Gears on Connected Mobility
다중 교통 시스템을 위한 교통로를 최적화하는 것은 자동차 제조업체에게는 이상한 목표처럼 보일 수 있지만, 그것이 바로 DENSO가 다음 단계로 나아가고 있는 것이다. 2018년에는 도요타 쓰쇼와 제휴해 양자컴퓨터를 활용해 IoT 트래픽 데이터를 분석하겠다는 계획을 발표했다. 그 이후로 DENSO는 D-Wave 시스템이 교통 흐름의 최적화에 어떻게 도움이 될 수 있는지를 평가하기 위해 여러 프로젝트를 수행했다.
한 프로젝트는 버스와 트럭과 같은 대형 차량 서비스와의 서비스 조정에 초점을 맞췄다. 이 개념 증명에서 DENSO는 D-Wave 2000Q™ 시스템에서 얻은 결과를 고전적인 수학적 해결사와 비교했다. 차량 및 고객 위치 및 목적지, 기존 경로, 환승 교차로 배치 등 수많은 제약으로 인해 경로 최적화가 어려워졌다. 그렇더라도 적은 승객 수와 52개 미만의 변수에 초점을 맞춘 소규모로 D-Wave 시스템은 더 빨리 좋은 해결책을 찾아냈다. D-Wave 시스템은 문제를 조정하고 나서도 10%의 한계 내에서 실현 가능한 해결책을 찾아냈다.
네트워크 최적화 대형 프로젝트의 일환으로, 서브 프로젝트는 배달 시간대와 차량 용량, 교통 상황 등의 변수를 고려하여 배달 차량 스케줄링 및 라우팅 최적화 문제를 검토하였다. 첫 번째 개념 증명에서와 같이, DENSO가 개발한 양자 알고리즘은 고전적인 계산 방법과 도구보다 작은 예에서 더 잘 작동했다.
이러한 결과에 고무된 DENSO는 향후 실제 애플리케이션을 반영하는 더 큰 문제를 해결하기 위해 접근 방식을 확대할 계획이다. 더 큰 D-Wave 프로세서는 DENSO의 또 다른 프로젝트 중 하나인 점점 더 효과적인 하이브리드 알고리즘을 개발하는 데 팀의 연구를 지속하는데 필수적이 될 것이다.
An Algorithm for the Future
DENSO는 현재 진행 중인 작업과 함께 중요한 연구 질문에 대한 답을 얻는 방법을 다듬고 개선할 수 있는 방법을 지속적으로 모색해 왔다.
2019년 DENSO와 도호쿠대학은 복잡한 문제를 처리하는 D-Wave 시스템의 능력을 향상시키기 위해 고안된 알고리즘의 창설을 발표했다. 알고리즘은 원래의 큰 문제를 하위 문제 그룹으로 분할한다. 그런 다음 D-Wave 시스템은 각각의 서브 문제를 반복적으로 최적화하여 결국 원래의 더 큰 문제를 해결한다. 오제키 마사유키 도호쿠대 부교수(부교수)는 "제안된 알고리즘은 더 많은 퀘빗을 포함하고 있는 D-Wave 양자 안네랄러의 미래 버전에도 적용 가능하다"고 말했다. "D-Wave 양자 안네럴러에 탑재된 퀘빗의 수가 증가함에 따라 우리는 훨씬 더 좋은 해결책을 얻을 수 있을 것이다."
DENSO에서, 도전을 하는 것은 그들 문화의 일부분이다. 양자 컴퓨팅에서의 그들의 작업은 다른 사람들에게 "미래를 상상"하고 "최적화"하도록 계속해서 영감을 주고 있다.