機器人技術在生成式 AI 浪潮掀起新高峰,最近一項研究進一步提出,將量子運算和 AI 融合,讓機器人擁有人類等級智慧的可能性。
量子運算和 AI 的結合,催生了「量子機器人」領域。這項刊載在《Quantum Mach. Intell》期刊的研究指出,結合這兩大典範所產生的技術,將帶來驚人的運算能力和人類等級的智慧,而機器人領域將從中受益──實現由量子運算資源控制的先進機器人。
根據研究團隊,人們預期量子演算法、量子感測器和量子控制,將成為下一代機器人的支點。
工業 5.0 人類和機器人將共同工作,數位孿生技術將幫助企業優化生產流程
量子技術為何能成為機器人突破點?
傳統機器人依賴古典電腦運算,利用二進制將資訊表示為 0 或 1,雖然能有效用運在許多任務,但隨著現代機器人越來越複雜的應用和資料量,將面臨侷限。
相較之下,量子運算使用量子位元,可以用疊加狀態的形式存在──代表 0、1 或同時代表兩者,這能讓量子電腦以古典電腦理論上無法達到的速度和規模來處理資訊。
量子運算的應用已觸及密碼學、分子建模、最佳化問題,在機器人領域的潛力在於即時處理大量數據、模擬非常複雜的環境,並以前所未有的效率做出決策。
量子機器人 2 大研究方向,超越傳統機器人
針對量子機器人,該研究介紹目前兩大主要研究領域。第一是讓目前的機器人任務執行得更好,例如量子演算法有望改善機器人導航,以更高效率和準確性在複雜環境中移動;還能改善決策,讓機器人即時適應意外狀況並作出最佳選擇;同時也讓多個機器人更好地協作。
第二個研究領域,著重在將量子力學納入機器人系統設計和功能之中,包含透過「量子糾纏」通訊的機器人研究──量子糾纏能讓相互關聯的粒子之間即時傳輸訊息,無論距離多遠。研究預期,透過量子糾纏將能帶來更安全和高效的機器人網絡。
此外,研究人員正在思考以「量子控制」來提高機器人的性能和適應能力。「量子強化學習」也是一個研究中的領域,讓機器人快速優化行為,並適應傳統系統可能錯過的環境線索。
如何整合量子和機器人技術?
量子機器人可以應用於處理複雜資訊的量子運算模組、處理日常任務並和既有技術連線的一般電腦系統,以及與外部系統、其他機器人通訊的組合。這些組合如協同合作,可以提高機器人的思維、感知和行動能力。
該研究指出,量子運算和機器人技術的整合,最初可能會採取混和模型的形式──古典處理器處理日常任務,量子系統則管理運算密集型的操作,直到完全支援量子運算的機器人變得可行。
不過這些目前只是理論上可行,因為量子運算還未達到廣泛應用的階段──量子電腦需要極端條件來維持量子位元穩定性,量子噪音和高錯誤率需要昂貴的校正方法,體積龐大的量子硬體整合到移動平台更會加劇前述挑戰。
研究團隊也坦言,硬體限制、量子運算軟體仍處於早期開發階段,這些都可能阻礙量子機器人發展,還需要在體積小型化、穩定性方面取得突破,不過「量子資訊和量子控制理論逐漸成熟與復興,這顯示實現量子機器人只是時間問題,而不是是否會實現的問題。」
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*本文開放合作夥伴轉載,資料來源:《Interesting engineering》、《electronic specifier》、《Quantum Mach. Intell》,首圖來源:Unsplash。
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