量子計算與人工智能相結合 康奈爾大學全新混合解決方案助力打造更智能電網(wǎng)

10月1日消息（余予）在停電期間摸索手電筒的行為可能很快成為過去，因為量子計算和人工智能將能夠?qū)W習破譯電網(wǎng)的問題并以人類可能注意不到的速度解決系統(tǒng)故障。

根據(jù)康奈爾大學即將發(fā)表在《應用能源》（Applied Energy）（12月1 日）上的一項研究，與電壓變化或大面積停電等巨大問題相比，融合人工智能的快速計算能夠快速診斷故障并在幾秒鐘內(nèi)找到解決方案。

“能源系統(tǒng)故障是一個老問題，我們?nèi)栽谑褂媒?jīng)典計算方法來解決這些問題，”工程學院能源系統(tǒng)工程終身講席教授（Roxanne E. and Michael J. Zak Professor）Fengqi You（尤峰崎）表示，“今天的電力系統(tǒng)能夠從人工智能和量子計算的計算能力中受益，因此電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠。”

根據(jù)美國聯(lián)邦能源信息署 (USEIA) 的數(shù)據(jù)顯示，2020 年美國公用事業(yè)發(fā)電量約為4萬億千瓦時。這些電力通過區(qū)域電網(wǎng)傳輸，但傳輸中由于風暴、樹木倒塌、古老的輸電線路等事故，會發(fā)生斷電情況。

例如，據(jù)USEIA數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016 年，美國客戶平均經(jīng)歷了達四個多小時的電力中斷，而在2017 年，這一平均水平升到近8小時，2018 年，消費者經(jīng)歷了大約 6 小時的能源中斷。

針對這一問題，科學家們首次提出一種全新的混合解決方案，通過創(chuàng)建基于量子計算的“智能系統(tǒng)”方法來構建故障診斷框架，從而準確地發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的問題。

論文中，研究人員展示了在大規(guī)模 IEEE 測試電力系統(tǒng)中這一方法的功效及其可擴展性。研究過程中他們發(fā)現(xiàn)，基于量子計算的深度學習方法可以被有效地擴展，在不影響性能的情況下，對大型電力系統(tǒng)中進行快速診斷。

Fengqi You和 Ajagekar 相信量子計算和人工智能能夠挽救大部分系統(tǒng)故障。“盡管將量子計算與智能相結合這一方法還不是一項成熟的技術，但現(xiàn)在將解決實際的問題，”Ajagekar表示，“并且，它的效果很好。

“我們承受不起電網(wǎng)崩潰的后果。” Ajagekar表示，“這就是為什么快速故障診斷在電力系統(tǒng)中非常重要。今天的系統(tǒng)有傳感器，即使它們現(xiàn)在也不夠好。我們需要效率。等待幾分鐘、幾小時或幾天是非常昂貴的。”

隨著社會朝著更加綠色環(huán)保的未來邁進，無處不在的電力將變得更加重要。 “電力系統(tǒng)是我們現(xiàn)代社會的支柱，”康奈爾阿特金森可持續(xù)發(fā)展中心教員Fengqi You 表示，“量子技術和人工智能的結合可能會改變我們的日常生活。”

這項研究使用了橡樹嶺領導計算設施的資源，該設施是美國能源部的一部分。2020 年12 月，在申請美國專利后，You和Ajagekar 發(fā)表了一篇關于基于量子計算的深度學習在工業(yè)制造中的故障檢測和診斷的論文。

生成海報

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