Method Article

양자 처리 장치를 사용한 대규모 에너지 효율적인 센서 네트워크 라우팅

DOI:

10.3791/64930

⸱

September 8th, 2023

1Imperial College London

In This Article

Summary

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

이 연구는 양자 프로세서 장치를 사용하여 네트워크 수명을 최대화하기 위해 문헌의 기존 방법을 능가하는 다양한 트래픽 역학에 대한 경로를 계산하는 방법을 제공합니다.

Abstract

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

클래식 컴퓨터와 양자 프로세서의 하이브리드 사용인 센서 네트워크 에너지 보존 방법은 클래식 컴퓨터를 사용하는 휴리스틱 알고리즘보다 더 나은 성능을 발휘하는 것으로 입증되었습니다. 이 원고에서는 방법의 중요성에 대한 기술적 맥락을 제시하고 정당화합니다. 그런 다음 실험 단계는 필요한 경우 그림과 함께 작동 순서로 시연됩니다. 이 방법은 무작위로 생성된 네트워크 토폴로지 샘플 세트에서 긍정적인 결과로 검증되었습니다. 이 방법의 성공적인 실험 결과는 센서 네트워크 수명 최대화 문제에 대한 더 나은 접근 방식을 제공했으며 현재 최첨단 양자 프로세서가 문헌의 현재 방법을 무시하는 장점으로 큰 실용적인 엔지니어링 문제를 해결할 수 있음을 입증했습니다. 즉, 양자 우위를 최대한 활용할 수 있습니다. 개념 증명의 단계를 넘어 실현 가능성의 증명으로 넘어갔습니다.

Introduction

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

센서 네트워크의 에너지 보존은 설계1에서 매우 중요한 문제였습니다. 고전적인 방법은 일반적으로 임시 접근 방식 2,3,4,5,6을 사용하여 문제를 해결합니다. 즉, 이러한 방법은 센서 노드를 개인과 커뮤니티의 이익 모두에 봉사하기 위해 협력할 수 있는 개별적으로 관리되는 지능형 자산으로 에뮬레이트합니다. 센서가 작동하는 불안정한 환경으로 인해 일부 작업에서는 환경의 불확실성을 포착하기 위해 무작위 알고리즘을 도입하는 반면, 다른 작업에서는 상식적으로 수용 가능한 결과를 얻을 수 있는 휴리스틱 알고리즘을 고안하기 위해 생체 지능을 차용합니다7. 더 자세히 설명하자면, 이러한 랜덤 알고리즘의 경우 환경 불확실성은 기존 CPU에 의해 생성된 랜덤 시퀀스만큼 무작위적이지 않을 수 있고, 다른 한편으로는 환경 불확실성이 절대적으로 랜덤하더라도 클래식 CPU에 의해 생성된 랜덤 프로세스 시뮬레이터에 의해 캡처될 수 없습니다. 이러....

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

Protocol

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

1. Dwave 해양 환경 설정

  1. 링크에서 해양 도구를 다운로드하여 설치하십시오 : https://docs.ocean.dwavesys.com/en/stable/overview/install.html
    1. 터미널에서 python -m venv ocean을 입력합니다.
    2. 터미널에서 그림 1과 같이 ocean/bin/activate를 입력합니다.
    3. 터미널에서 git clone https://github.com/dwavesystems/dwave-ocean-sdk.git 를 입력합니다.
      그런 다음 그림 2와 같이 cd dwave-ocean-sdk를 입력합니다.
      그런 다음 python setup.py install

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

Results

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

하나의 실행 샘플의 결과를 표 2, 표 3 및 표 4에 나타내었습니다. 세 가지 데이터 배치에 대한 자세한 데이터 집합은 보조 데이터 1 폴더에서 사용할 수 있습니다.

데이터셋 1
반경 50m의 원형 영역에 198개의 노드하이브리드 양자 알고리즘Advanced_Leach 알고리즘
에프엔드1442727
한드(HND)249919.......

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

Discussion

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

현재의 최첨단 상용 양자 프로세서는 모든 네트워크 토폴로지1의 계산 문제에서 사용할 수 있습니다. 양자 프로세서 응용 프로그램은 양자 프로세서가 구현할 수 있는 물리적 qbits 수에 의해 제한되지 않습니다.

센서 네트워크 수명 연장 설계에서 결과는 양자 프로세서를 사용하여 훨씬 더 긴 네트워크 수명을 달성하는 방법의 발전을 보여줍니다. 이 결과는 양자 우위가 공공 및 민간 부문 모두에서 상업적으로 활용될 준비가 되었음을 의미합니다.

경영적 측면에서 Quantum Advantage는 가까운 미래의 하이테크 지속 가능한 번영을 위한 유망한 길을 닦는 다음 이정표가 될 수 있습니다. 학습 전략 및/또는 인공 지능(AI) 측면에서 현재의 하이테크는 어떤 방식으로든 데이터를 처리/유지하기 위한 동력 구동이 필요합니다. Green Globe의 높은 수준에서 볼 때 좋은 후보로 눈에 띄지 않습니다.......

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

Acknowledgements

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

이 연구는 영국 공학 및 물리 과학 연구 위원회(EPSRC) 보조금 번호 EP/W032643/1의 지원을 받습니다.

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Dell 노트북DellN/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