Method Article

توجيه شبكة مستشعر موفر للطاقة على نطاق واسع باستخدام وحدة معالج كمومي

DOI:

10.3791/64930

⸱

September 8th, 2023

1Imperial College London

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

توفر هذه الدراسة طريقة لاستخدام وحدة المعالج الكمي لحساب المسارات لديناميكيات حركة المرور المختلفة التي تعمل على التفوق على الطرق الكلاسيكية في الأدب لزيادة عمر الشبكة إلى أقصى حد.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أثبتت طريقة الحفاظ على طاقة شبكة المستشعر ، وهي عبارة عن مزيج استخدام للكمبيوتر الكلاسيكي والمعالج الكمومي ، أنها تعمل بشكل أفضل من الخوارزمية الإرشادية باستخدام الكمبيوتر الكلاسيكي. في هذه المخطوطة ، يتم تقديم السياق الفني لأهمية الطريقة وتبريره. ثم يتم عرض الخطوات التجريبية في تسلسل تشغيلي مع الرسوم التوضيحية إذا لزم الأمر. تم التحقق من صحة الطريقة من خلال النتائج الإيجابية عبر مجموعة عينة تم إنشاؤها عشوائيا من طبولوجيا الشبكة. قدمت النتائج التجريبية الناجحة لهذه الطريقة نهجا أفضل لمشاكل تعظيم عمر شبكة المستشعر وأظهرت أن المعالج الكمومي الحالي كان قادرا على حل المشكلات الهندسية العملية الكبيرة بمزايا تتجاوز الأساليب الحالية في الأدبيات. بمعنى آخر ، يمكن استغلال الميزة الكمومية بأفضل الجهود. لقد تجاوز مرحلة إثبات المفهوم إلى إثبات الجدوى.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

كان الحفاظ على الطاقة في شبكات الاستشعار قضية حرجة للغاية في التصميم1. عادة ما تعالج الطرق الكلاسيكية المشكلة باستخدام نهج مخصص2،3،4،5،6. ومع ذلك ، فإن هذه الأساليب تحاكي عقد المستشعر كأصول ذكية مدارة بشكل فردي يمكن أن تتعاون أيضا لخدمة مصالح الفرد والمجتمع. نظرا للبيئة المتقلبة حيث تعمل المستشعرات ، في بعض الأعمال ، يتم إدخال خوارزميات عشوائية من أجل التقاط أوجه عدم اليقين البيئية ، بينما في حالات أخرى ، يتم استعارة الذكاء الحيوي لابتكار خوارزميات إرشادية يمكن أن تحقق نتائج مقبولة م....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد بيئة المحيط Dwave

  1. قم بتنزيل وتثبيت أدوات المحيط من الرابط: https://docs.ocean.dwavesys.com/en/stable/overview/install.html
    1. في المحطة ، اكتب python -m venv ocean.
    2. في المحطة ، اكتب . ocean / bin / activate ، كما هو موضح في الشكل 1.
    3. في المحطة ، اكتب git clone https://github.com/dwavesystems/dwave-ocean-sdk.git
      بعد ذلك ، اكتب cd dwave-ocean-sdk ، كما هو موضح في الشكل 2.
      ثم اكتب python setup.py تثبيت

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم عرض النتائج من عينة تشغيل واحدة في الجدول 2 والجدول 3 والجدول 4. ومجموعات البيانات التفصيلية للدفعات الثلاث من البيانات متاحة في مجلد البيانات التكميلية 1 .

مجموعة البيانات 1
198 عقدة في منطقة دائرية نصف قطرها 50 متراخوارزمية الكم الهجينخوارزمية Advanced_Leach

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يمكن استخدام المعالج الكمومي التجاري المتطور الحالي في المشكلات الحسابية لأي طوبولوجيا شبكة1. تطبيق المعالج الكمومي غير مقيد بعدد الكيوبتات المادية التي تمكن أي من المعالجات الكمومية من تنفيذها.

في تصميم إطالة عمر شبكة المستشعر ، تظهر النتائج تقدما في الطريقة لتحقيق عمر أطول للشبكة باستخدام معالج كمومي. تشير النتائج إلى أن الميزة الكمية جاهزة للاستغلال تجاريا في كل من القطاعين العام والخاص.

بالنسبة للآثار الإدارية ، فإن Quantum Advantage قاد.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم دعم العمل من قبل مجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية في المملكة المتحدة (EPSRC) رقم المنحة EP / W032643 / 1.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
كمبيوتر محمولديل N/ A
Dell Ubuntu 18.04.6 LTSCanonical Ltd18.04.6 LTS
Python3.8Python Software Foundation3.8.0
Dwave QPUDwavehttps://docs.ocean.dwavesys.com/en/stable/overview/install.html

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chen, J., Date, P., Chancellor, N., Atiquazzaman, M., Cormac, S. Controller-based energy-aware wireless sensor network routing using quantum algorithms. IEEE Transactions on Quantum Engineering. 3, 1-12 (2022).
  2. Lin, H., Uster, H.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Quantum Processor UnitSensor Network RoutingEnergy Efficient RoutingHybrid Quantum AlgorithmNetwork Lifetime MaximizationCluster Head SelectionEnergy Depletion ProcessTransmission Round MetricsDwave APIMachine To Machine Communication

Related Articles