شنايدر تختبر شريحة كمومية وترفع دقة التنبؤ باستهلاك الطاقة المنزلي بنسبة تصل إلى 41%

أخضعت شنايدر، شركة إدارة الطاقة والأتمتة الصناعية، معالجاً كمومياً لتجربة تستهدف واحداً من أقل المشكلات بريقاً وأكثرها أهمية في قطاع الطاقة: تخمين كمية الكهرباء التي سيستهلكها المنزل فعلياً. ووفقاً للنتائج التي نشرها موقع Interesting Engineering، أدى دمج الشريحة الكمومية مع خط أنابيب التنبؤ الخاص بالشركة إلى تحسين دقة توقعات الطاقة المنزلية بنسبة تصل إلى 41 بالمئة.

وجاء العتاد من شركة Silicon Quantum Computing (SQC)، وهي شركة تطوير أسترالية تشمل قائمة داعميها Telstra، شركة الاتصالات المهيمنة في البلاد، وCommonwealth Bank. كما حظيت الشركة بدعم من الحكومة الأسترالية، وهو تفصيل يضع هذا الجهد مباشرة داخل مسعى وطني أوسع لبناء قدرات سيادية في تقنية الكم.

مساعدة كمومية للمنزل الذكي

من الصعب للغاية تحديد الطلب على الكهرباء في المنازل بدقة. فالطقس وأنماط الإشغال واختيارات الأجهزة وساعة اليوم والتغيرات المفاجئة في السلوك، كلها تدفع الاستهلاك صعوداً أو هبوطاً. وفي المقابل، يتعين على شركات المرافق وتجار التجزئة ومشغلي الشبكات الالتزام بقرارات الإمداد قبل أن يعرفوا ما سيفعله العملاء. وحتى المكاسب المتواضعة في دقة التنبؤ يمكن أن تترجم إلى توليد أقل هدراً، ومشتريات طارئة أقل في الأسواق الفورية المتقلبة، وفي النهاية فواتير أصغر للمستهلكين.

وتشير تجربة شنايدر إلى أن العتاد الكمومي قد يكون قادراً على المساهمة عند هذا الهامش. وبدلاً من استبدال النمذجة التقليدية بالكامل، أدرجت المقاربة شريحة كمومية داخل سير عمل تنبؤي قائم بالفعل وقاست مقدار تحسّن التوقعات. ويُعدّ تحقيق مكسب يصل إلى 41 بالمئة في الدقة نتيجة لافتة في مجال يُنظر فيه عادةً حتى إلى تحسينات بأرقام أحادية باعتبارها ذات مغزى.

ما الذي تقدمه Silicon Quantum Computing

أمضت Silicon Quantum Computing سنوات في بناء معالجات تستخدم كيوبتات قائمة على السيليكون — وهي مقاربة جذبت الانتباه تحديداً لأنها تستند إلى تقنيات تصنيع تفهمها صناعة أشباه الموصلات جيداً بالفعل. وإذا أثمر هذا الرهان، فقد يستفيد توسيع نطاق العتاد الكمومي من عقود من الخبرة التصنيعية القائمة بدلاً من الحاجة إلى قاعدة صناعية جديدة بالكامل.

لماذا تراقب أموال الاتصالات والبنوك هذا الأمر

تركيبة قاعدة مستثمري SQC ذات دلالة. فالقيمة التجارية الأكثر ترجيحاً على المدى القريب للحوسبة الكمومية تكمن في التحسين والمحاكاة والنمذجة الإحصائية — وهي مشكلات تواجهها شبكات الاتصالات والمؤسسات المالية باستمرار. وتتعامل Telstra مع التوجيه وتخطيط السعة والتنبؤ بالطلب عبر شبكة وطنية. ويعمل Commonwealth Bank مع نماذج المخاطر وتحسين المحافظ وكشف الاحتيال. وكلاهما من أنواع أعباء العمل التي قد تصبح فيها ركيزة حسابية أسرع أو أكثر تعبيراً ذات أهمية في نهاية المطاف.

لذلك تُعدّ تجربة التنبؤ بالطاقة جسراً مفيداً. فهي تمنح مطوّر تقنيات كمومية مشكلة صناعية ملموسة وقابلة للقياس ليختبر ضدها، وتمنح مورّداً صناعياً راسخاً وسيلة لتقييم ما إذا كانت التقنية جاهزة للمس عمليات حقيقية.

لماذا يُعدّ رقم 41 بالمئة جديراً بالفحص

تتراكم تحسينات الدقة في التنبؤ بالأحمال بطرق يسهل التقليل من شأنها:

• تخطيط التوليد. تقديرات الطلب الأفضل تتيح للمشغلين جدولة محطات الطاقة بدقة أكبر، ما يقلل كمية السعة المحتفظ بها احتياطياً لمجرد التأمين ضد الخطأ.
• استقرار الشبكة. مع انتشار الطاقة الشمسية الموزعة والبطاريات والمركبات الكهربائية، يصبح من الصعب استيعاب الفجوة بين التوقع والواقع. والتوقعات الأدق تخفف هذا الضغط.
• تسعير التجزئة. الموردون القادرون على التنبؤ باستهلاك المنازل بدقة أكبر يمكنهم تسعير العقود بعلاوة مخاطر أقل.
• الاستجابة للطلب. البرامج التي تدفع للعملاء مقابل تحويل استهلاكهم تعتمد على معرفة موعد وصول الذروات. والتوقعات الضعيفة تقوّض الآلية بأكملها.
• الانبعاثات. التوقعات الأكثر دقة تعني الحاجة إلى تشغيل عدد أقل من محطات الذروة — غالباً أكثر الوحدات تلويثاً وأعلاها تكلفة في النظام — في وقت قصير.

وإذا صمد تحسّن بنسبة 41 بالمئة خارج إطار التجربة، فسيكون كبيراً بما يكفي للتأثير في تلك المجالات الخمسة كلها في آن واحد.

أين تلامس الحوسبة الكمومية الشبكة

ليست المعالجات الكمومية بدائل عامة الأغراض للحواسيب الكلاسيكية التي تدير عمليات المرافق بالفعل. والدور الواقعي على المدى القريب أضيق من ذلك: حل فئات محددة من مشكلات التحسين وأخذ العينات التي تصبح عصية على العتاد التقليدي مع تصاعد عدد المتغيرات. والتنبؤ بالطاقة على مستوى المنازل يناسب هذا الوصف جيداً، لأن شركة مرافق تنمذج آلافاً أو ملايين من المنازل الفردية تتعامل مع فضاء توافقي هائل.

التنبؤ هو عنق الزجاجة

يقع التنبؤ في المنبع بالنسبة إلى كل ما تقريباً تفعله شركة المرافق. فهو يحدد كمية الطاقة التي تُشترى مقدماً، والأصول التي تُشغَّل، ومواعيد فتح نوافذ الصيانة، ومقدار سعة الاحتياط التي تُبقى جاهزة. ولهذا تجذب حتى المكاسب التدريجية في الدقة انتباه المشغلين — ولهذا تحمل نتيجة مدعومة كمومياً في هذا المجال وزناً أكبر من نتيجة معيارية في مشكلة مجردة.

التحفظات التي يجدر أخذها في الحسبان

ينبغي تلطيف الحماس بحدود ما أُفصح عنه حتى الآن:

• يوصف التحسن المذكور بأنه "يصل إلى" 41 بالمئة، وهو ما يشير عموماً إلى نتيجة في أفضل الحالات لا إلى متوسط عبر جميع الظروف.
• يبدو أن التجربة كانت اختباراً لا نشراً فعلياً، ما يعني أن الضوضاء الواقعية والبيانات الناقصة والقيود التشغيلية كانت على الأرجح مضبوطة.
• لم تُطرح علناً بالكامل تفاصيل حول حجم مجموعة البيانات، والنموذج الأساسي المستخدم للمقارنة، وتكوين العتاد.
• سيكون إعادة إنتاج النتيجة بشكل مستقل — ويفضل عبر شبكات ومناطق مناخية مختلفة — هو الاختبار الحقيقي لما إذا كان المكسب عاماً أم خاصاً بهذا الإعداد.

لا يُبطل أي من هذه التحفظات النتيجة، لكنها مجتمعة تدعو إلى التعامل معها كإشارة واعدة لا كقدرة مستقرة.

ما الذي يأتي بعد ذلك

الخطوة التالية الواضحة هي التوسع. فمكاسب التنبؤ التي تظهر في تجربة مضبوطة تحتاج إلى الصمود أمام بيانات الإنتاج الفوضوية والتقلبات الموسمية والحجم الهائل لقاعدة عملاء حقيقية. وإذا صمدت المقاربة، فالتدرج الطبيعي يمتد من التنبؤ على مستوى المنزل إلى التنبؤ على مستوى الحي والمغذي والمنطقة — وهي طبقات ينمو فيها العبء الحسابي وينمو معها العائد التشغيلي.

وبالنسبة إلى Silicon Quantum Computing، تُعدّ التجربة أيضاً نقطة إثبات تجارية. فإظهار أن عتادها قادر على التفوق على خط أساس كلاسيكي في مشكلة تهتم بها شركة صناعية راسخة فعلاً أكثر إقناعاً للمشترين المحتملين من أي معيار مختبري.

الصورة الأكبر

ظلت الحوسبة الكمومية سنوات تحوم بين وعد مختبري وواقع تجاري. وأكثر المسارات المقنعة إلى الأمام يمر عبر مشكلات صناعية ضيقة ومحددة جيداً لا يُطلب فيها من العتاد سوى أن يكون أفضل من البديل — لا متفوقاً عالمياً. والتنبؤ بالطاقة المنزلية هو بالضبط هذا النوع من المشكلات: محدود وقابل للقياس ومرتبط بمال حقيقي.

لن يحوّل تحسّن بنسبة 41 بالمئة في التنبؤ بالطلب المنزلي الشبكة بمفرده. لكنه يشير إلى أن العتاد الكمومي يقترب أكثر من الجانب التشغيلي في قطاع الطاقة، وأن الشركات التي تمول تطوير الكم — ومنها شركات الاتصالات والبنوك والحكومات — بدأت ترى عوائد ملموسة في المشكلات التي تهمها أكثر من غيرها.

يستند هذا المقال إلى تقرير لموقع Interesting Engineering. اقرأ المقال الأصلي.