Найти

Результаты поиска

• ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ ДЛЯ БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

  Н.А. Бочаров , Н.Б. Парамонов

  229-239

  2025-12-30

  Аннотация ▼

  Современные робототехнические комплексы решают всё более сложные задачи, что предъявляет повышенные требования к быстродействию и эффективности бортовых вычислительных систем. Традиционные методы наращивания производительности (масштабирование аппаратуры, параллельные вычисления и др.) уже приближаются к своим пределам, поэтому возникает необходимость поиска принципиально новых подходов. Квантовые вычисления рассматриваются как перспективное направление, способное значительно превзойти классические вычислительные мощности в ряде задач. В этой связи целью данного исследования является изучение применимости квантовых вычислений для бортовых вычислительных систем робототехнических комплексов (РТК). Для достижения поставленной цели проведён всесторонний анализ требований (производительность, энергопотребление, массогабаритные показатели, надёжность и др.), предъявляемых к бортовым вычислительным системам РТК. Оценён потенциал квантовых алгоритмов в решении типовых задач робототехники, в том числе оптимизационных задач и задач машинного обучения, и проведено их имитационное моделирование с последующим сравнением результатов с классическими методами. Кроме того, рассмотрены текущие ограничения современных квантовых компьютеров (например, ограниченное число кубитов и проблемы декогеренции) и на основе тенденций развития технологий сделан прогноз их совершенствования в ближайшие годы. Проведённое исследование подтверждает перспективность применения квантовых вычислений для решения задач оптимизации и машинного обучения, которые являются ключевыми для интеллектуальных РТК. Однако текущие технологические ограничения (габариты, требования к условиям работы и нестабильность квантовых процессоров) пока не позволяют использовать квантовые компьютеры непосредственно на борту. Тем не менее, предложены направления дальнейших исследований и рассмотрены возможные сценарии постепенного внедрения квантовых вычислений в архитектуру РТК в ближайшие 5–15 лет, например, по мере миниатюризации квантовых процессоров и развития методов их интеграции в бортовые системы. Таким образом, по мере устранения существующих барьеров квантовые вычислители могут со временем стать неотъемлемой частью бортовых систем управления РТК, обеспечивая качественный скачок в их производительности.

• ОЦЕНКА АППАРАТНОГО СОСТАВА БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ РЕШАЕМЫХ ЗАДАЧ

  K. А. Суминов , Н. А. Бочаров, М. А. Кирилюк

  2025-04-27

  Аннотация ▼

  При создании современных робототехнических комплексов (РТК) наблюдается значитель-
  ное разнообразие как аппаратных, так и программных решений, что создаёт дополнительные
  сложности при подборе рационального аппаратного и программного состава для обеспечения
  требуемой вычислительной мощности и эффективного решения поставленных задач. С одной
  стороны, зачастую приходится работать с уже установленным набором вычислительных ком-
  плексов (ВК), составляющих бортовую вычислительную систему (БВС) РТК, что существенно
  ограничивает возможности изменения программного состава и вынуждает адаптировать алго-
  ритмы под фиксированные аппаратные ресурсы. С другой стороны, при наличии возможности
  изменения или создания нового аппаратного состава возникает задача выбора такой аппаратной
  компоновки, которая сможет удовлетворить вычислительным потребностям решаемых задач.
  В данной статье предлагается методика оценки аппаратного состава БВС РТК на основе ре-
  шаемых задач, опирающаяся на использование многоверсионного программирования и построение
  паспортов решений. Каждый из вариантов программных решений для конкретной задачи допол-
  няется в виде структурированного паспорта, содержащего как количественные, так и качест-
  венные характеристики, что позволяет проводить их детальный сравнительный анализ. На осно-
  ве этих паспортов решений разрабатывается математическая модель, позволяющая подобрать
  набор вычислителей, способных обеспечить выполнение всех поставленных задач при одновремен-
  ной минимизации суммарной стоимости, энергопотребления или других эксплуатационных харак-
  теристик БВС. Математически рассматриваемая задача сводится к обобщённой задаче о муль-
  типликативном многомерном рюкзаке с мультивыбором и дополнительными ограничениями, что
  позволяет учитывать как ресурсные, так и топологические зависимости между решаемыми за-
  дачами. Приведены результаты экспериментов, выполненных с использованием разработанного
  экспериментального стенда, которые демонстрируют практическую применимость методики и
  подтверждают возможность её использования для получения количественных оценок вариантов
  аппаратного состава БВС РТК. Данный подход может быть адаптирован для различных типов
  РТК, что позволяет использовать его в смежных исследованиях в области оптимизации вычисли-
  тельных систем для робототехнических комплексов