Method Article

Wielkoskalowy, energooszczędny routing sieci czujników przy użyciu procesora kwantowego

DOI:

10.3791/64930

⸱

September 8th, 2023

1Imperial College London

In This Article

Summary

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

To badanie dostarcza metody wykorzystania procesora kwantowego do obliczania tras dla różnych dynamik ruchu, które działają skuteczniej niż klasyczne metody w literaturze, aby zmaksymalizować żywotność sieci.

Abstract

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

Metoda oszczędzania energii w sieci czujników, która jest hybrydą klasycznego komputera i procesora kwantowego, okazała się działać lepiej niż algorytm heurystyczny wykorzystujący klasyczny komputer. W niniejszej pracy przedstawiono i uzasadniono kontekst techniczny znaczenia metody. Następnie etapy eksperymentalne są demonstrowane w sekwencji operacyjnej z ilustracjami, jeśli zajdzie taka potrzeba. Metoda została zwalidowana pozytywnymi wynikami w losowo wygenerowanym zestawie topologii sieci. Udane wyniki eksperymentalne tej metody zapewniły lepsze podejście do problemów związanych z maksymalizacją żywotności sieci czujników i wykazały, że obecny stan techniki procesor kwantowy jest w stanie rozwiązać duże praktyczne problemy inżynieryjne z zaletami, które zastępują obecne metody w literaturze. Innymi słowy, przewaga kwantowa może być wykorzystana w najlepszy możliwy sposób. Wyszedł poza etap dowodu koncepcji do dowodu wykonalności.

Introduction

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

Oszczędność energii w sieciach czujników była bardzo krytyczną kwestią w projektowaniu1. Klasyczne metody zwykle rozwiązują problem za pomocą podejścia ad hoc2,3,4,5,6. To powiedziawszy, metody te emulują węzły czujników jako indywidualnie zarządzane inteligentne zasoby, które mogą również współpracować, aby służyć zarówno interesom jednostki, jak i społeczności. Ze względu na zmienne środowisko, w którym działają czujniki, w niektórych pracach wprowadza się algorytmy losowe w celu w....

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

Protocol

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

1. Konfiguracja środowiska Ocean Dwave

  1. Pobierz i zainstaluj narzędzia oceaniczne z linku: https://docs.ocean.dwavesys.com/en/stable/overview/install.html
    1. W terminalu wpisz python -m venv ocean.
    2. W terminalu wpisz . ocean/bin/activate, jak pokazano na Rysunek 1.
    3. W terminalu wpisz git clone https://github.com/dwavesystems/dwave-ocean-sdk.git
      Następnie wpisz cd dwave-ocean-sdk, jak pokazano w Rysunek 2.
      Następnie wpisz python setup.py install
    ....

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

Results

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

Wyniki z jednej próbki są pokazane w Tabeli 2, Tabeli 3 i Tabeli 4. Szczegółowe zestawy danych dla trzech partii danych są dostępne w folderze Dane uzupełniające 1.

Zestaw danych 1
198 węzłów w obszarze kołowym o promieniu 50mHybrydowy algorytm kwantowyAlgor.......

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

Discussion

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

Obecny najnowocześniejszy komercyjny procesor kwantowy może być używany w problemach obliczeniowych dowolnej topologii sieci1. Aplikacja procesora kwantowego nie jest ograniczona przez liczbę fizycznych qbitów, które którykolwiek z procesorów kwantowych był w stanie zaimplementować.

Wyniki projektu przedłużenia żywotności sieci czujników wskazują na postęp w metodzie osiągania jeszcze dłuższej żywotności sieci przy użyciu procesora kwantowego. Wyniki sugerują, że przew.......

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

Acknowledgements

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

Praca jest wspierana przez Brytyjską Radę ds. Badań Inżynieryjnych i Fizycznych (EPSRC) Grant numer 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
Laptopy DellNie dotyczy
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