Method Article

ניתוב רשת חיישנים חסכוני באנרגיה בקנה מידה גדול באמצעות יחידת מעבד קוונטי

DOI:

10.3791/64930

⸱

September 8th, 2023

1Imperial College London

In This Article

Summary

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

מחקר זה מספק שיטה לשימוש ביחידת מעבד קוונטי כדי לחשב את המסלולים עבור דינמיקות תעבורה שונות הפועלות כדי להשיג ביצועים טובים יותר משיטות קלאסיות בספרות כדי למקסם את חיי הרשת.

Abstract

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

שיטת שימור האנרגיה של רשת החיישנים, שהיא הכלאה של מחשב קלאסי ומעבד קוונטי, הוכיחה ביצועים טובים יותר מאלגוריתם היוריסטי המשתמש במחשב קלאסי. בכתב יד זה מוצג ומוצדק ההקשר הטכני למשמעות השיטה. לאחר מכן שלבי הניסוי מודגמים ברצף מבצעי עם איורים במידת הצורך. השיטה אומתה על ידי תוצאות חיוביות על פני קבוצת מדגם שנוצר באופן אקראי של טופולוגיות רשת. תוצאות הניסוי המוצלחות של שיטה זו סיפקו גישה טובה יותר לבעיות מקסום חיי רשת חיישנים והראו כי המעבד הקוונטי החדיש הנוכחי הצליח לפתור בעיות הנדסיות מעשיות גדולות עם יתרונות העוקפים את השיטות הנוכחיות בספרות. במילים אחרות, ניתן לנצל את היתרון הקוונטי למאמצים הטובים ביותר. זה עבר משלב הוכחת ההיתכנות לשלב הוכחת היתכנות.

Introduction

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

שימור אנרגיה ברשתות חיישנים היה נושא קריטי מאוד בתכנון1. שיטות קלאסיות בדרך כלל להתמודד עם הבעיה באמצעות גישה אד הוק 2,3,4,5,6. עם זאת, שיטות אלה מחקות את צמתי החיישנים כנכסים חכמים המנוהלים בנפרד שיכולים גם לשתף פעולה כדי לשרת הן את האינטרסים של הפרט והן של הקהילה. בשל הסביבה התנודתית שבה חיישנים עובדים, בחלק מהעבודות, אלגוריתמים אקראיים מוצגים על מנת ללכוד את אי הוודאות הסביבתית, בעוד שבאחרים, אינטליגנציה ביולוגית מושאלת כדי לפתח אלגוריתמים היוריסטיים שיכולים להשיג תוצאות מקובלות ה....

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

Protocol

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

1. הגדרת סביבת האוקיינוס של Dwave

  1. הורד והתקן את כלי האוקיינוס מהקישור: https://docs.ocean.dwavesys.com/en/stable/overview/install.html
    1. בטרמינל, סוג פיתון -m venv האוקיינוס.
    2. בטרמינל, הקלד . ים/פח/הפעל, כפי שמוצג באיור 1.
    3. בטרמינל, הקלד git clone https://github.com/dwavesystems/dwave-ocean-sdk.git
      לאחר מכן, הקלד cd dwave-ocean-sdk, כפי שמוצג באיור 2.
      לאחר מכן, הקלד python setup.py להתקין

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

Results

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

תוצאות ממדגם ריצה אחד מוצגות בטבלה 2, טבלה 3 וטבלה 4. ערכות הנתונים המפורטות עבור שלוש אצוות הנתונים זמינות בתיקייה Supplementary Data 1 .

ערכת נתונים 1
198 צמתים באזור מעגלי ברדיוס של 50 מ 'אלגוריתם קוונטי היברידיAdvanced_Leach אלגוריתם
FND.......

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

Discussion

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

המעבד הקוונטי המסחרי החדיש הנוכחי יכול לשמש בבעיות חישוביות של כל טופולוגיית רשת1. יישום מעבד קוונטי אינו מוגבל על ידי מספר ה-qbits הפיזיים שאף אחד מהמעבדים הקוונטיים הצליח ליישם.

בתכנון הארכת חיי רשת חיישנים, התוצאות מראות התקדמות בשיטה להשגת חיי רשת ארוכים עוד יותר באמצעות מעבד קוונטי. התוצאות מרמזות כי היתרון הקוונטי מוכן לניצול מסחרי הן במגזר הציבורי והן במגזר הפרטי.

מבחינת השלכות ניהוליות, Quantum Advantage יכולה להיות אבן הדרך הבאה שתס.......

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

Acknowledgements

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

העבודה נתמכת על ידי מועצת המחקר להנדסה ומדעי הפיזיקה של בריטניה (EPSRC) מענק מספר 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
Dell מחשב ניידDellN/A
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