تحويل جدولة الأقمار الصناعية مع باسكال وتاليس

تاليس هي شركة عالمية رائدة في مجال التقنيات المتقدمة في ثلاثة مجالات: الدفاع، والفضاء، والفضاء الجوي، والفضاء السيبراني والرقمي، ويعمل لديها أكثر من 81,000 موظف في أكثر من 68 دولة. تشتهر الشركة بأنظمتها المتقدمة، بما في ذلك مراقبة الحركة الجوية وإلكترونيات الطيران وتكنولوجيا الأقمار الصناعية. وتستثمر المجموعة ما يقرب من 4 مليارات يورو سنوياً في مجال البحث والتطوير. داخل تاليس، يقود قسم الأبحاث والتكنولوجيا (TRT) الابتكار، مع التركيز على الحلول المتطورة مثل الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمية. ويقود المبادرة الكمية فريديريك بارباريسكو، رئيس قسم الخوارزميات والحوسبة الكمية، الذي يشرف على الجهود المبذولة لتطوير حلول كمومية ذات مهام حرجة عبر محفظة تاليس المتنوعة.

معالجة التعقيد المتزايد لمجموعات الأقمار الصناعية الحديثة

لقد أدى التطور السريع لمجموعات الأقمار الصناعية - منعدد قليل إلى مئات أو حتى الآلاف -إلى تعقيد غير عادي في تخطيط المهام وجدولتها. تكافح الخوارزميات التقليدية للتعامل مع التحسين التجميعي المطلوب لمهام مثل إعادة شحن البطارية، وتفريغ البيانات إلى المحطات الأرضية، وتجنب التغطية cloud كل ذلك مع إعطاء الأولوية لطلبات المراقبة العاجلة والحفاظ على مرونة المهمة. تصبح هذه القيود صعبة بشكل كبير مع زيادة عدد الأقمار الصناعية.

وإدراكاً منها لمحدودية الأساليب الكلاسيكية، لجأت تاليس إلى الحوسبة الكمية كحل تحويلي. وبالتعاون مع شركة باسقال، أعادت تاليس تعريف تخطيط المهام من خلال الاستفادة من معالجات باسقال الكمية للذرة المحايدة، والتي تناسب بشكل خاص ترميز وحل المشاكل المعقدة مثل المجموعة المستقلة القصوى (MIS). وقد مهدت هذه الشراكة الطريق لتوسيع نطاق الحلول لتلبية متطلبات الجيل القادم من مجموعات الأقمار الصناعية.

يقود جهود تاليس الكمية فريق متعدد التخصصات من المهندسين والباحثين في فرنسا والمملكة المتحدة وكندا وسنغافورة. ويستفيد هذا الفريق من عقود من الخبرة في خوارزميات الجدولة والتخطيط التشغيلي والحوسبة المتقدمة. ومن خلال العمل عن كثب مع خبراء باسكال التقنيين، ركّزت تاليس على ترجمة التحديات التشغيلية إلى مشاكل قابلة للحل بواسطة خوارزميات كمية، وتحديداً الاستفادة من تقنية الذرة المحايدة الفريدة من نوعها التي طورتها باسكال.

تعاونت تاليس وباسكال في نمذجة مشكلة جدولة الأقمار الصناعية كمشكلة مجموعة مستقلة قصوى (MIS) - وهو تحدٍ حسابي مناسب تماماً لمعالجات الذرة المحايدة الخاصة بباسكال. ومن خلال التمويل المقدم من شركة باك كوانتيك إيل دو فرانس، طوّر الفريقان خوارزميات واختبراها بشكل مشترك على محاكي باسكال والحواسيب الكمية في مراحلها الأولى. وقد صاغ هذا النهج نهجًا يركز على الكم لتحسين تحديد مواقع الأقمار الصناعية وتخصيص الموارد في ظل قيود معقدة، بهدف تحسين مرونة الجدولة وأوقات الاستجابة. وحالة الاستخدام هذه هي واحدة من أربع حالات استخدام حددتها تاليس ألينيا سبيس لمبادرة الحوسبة الكمية لرصد الأرض التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، والتي تهدف إلى زيادة تطوير قابلية الخوارزمية للتوسع.

فوائد تتجاوز حدود الصناعة

ينطوي حل الجدولة المحسّن كمياً على إمكانات تحويلية للصناعات التي تعتمد على تكنولوجيا الأقمار الصناعية، من الاتصالات إلى الدفاع والرصد البيئي. يمكن أن تؤدي مجموعات الأقمار الصناعية الأكثر كفاءة إلى تحسين تخطيط المهام، وتقليل التكاليف التشغيلية، وتمكين أوقات استجابة أسرع للمهام العاجلة. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي قدرات إعادة الجدولة في الوقت الفعلي إلى تسريع حلقة OODA (المراقبة والتوجيه واتخاذ القرار والتصرف) بشكل كبير.

تستخدم تاليس الأقمار الصناعية لرصد الأرض لرصد التأثيرات البيئية، بما في ذلك مسارات السحب التي cloud السحب التي تتركها الطائرات، والتي تساهم بشكل كبير في ارتفاع درجة حرارة المناخ. وتهدف تاليس من خلال تحسين عمليات الرصد بالأقمار الصناعية باستخدام خوارزميات محسّنة كمياً، إلى دعم الجهود المبذولة للحد من تغير المناخ.

لقد كان التعاون بين تاليس وباسقال تعاونًا تآزريًا عميقًا. فقد قدمت باسكال الخبرة التقنية وأجهزة المحاكاة والأجهزة، بينما ساهمت تاليس بمعرفة المجال ومعايير الخوارزمية الكلاسيكية للتحقق من صحة النهج الكمي. وقد قام الفريقان معًا بإضفاء الطابع الرسمي على المشكلة وتحسين الخوارزميات وتقديم النتائج التي توصلوا إليها في الفعاليات الصناعية الكبرى. كما سلّطت هذه الشراكة الضوء على قابلية تكييف تكنولوجيا باسكال، مما سمح لشركة تاليس بتوسيع نطاق الحلول بالتوازي مع التطورات في الأجهزة الكمية.

وضع معايير المستقبل

تشعر تاليس بالتفاؤل بشأن قدرة الحوسبة الكمية على إحداث ثورة في تخطيط مهام كوكبة الأقمار الصناعية. وهم يهدفون من الآن فصاعداً إلى توسيع نطاق الحل ليشمل أعداداً كبيرة من الأقمار الصناعية ودمج المزيد من القيود في الخوارزميات، مثل تحسين الطاقة وإعادة الجدولة في الوقت الفعلي. بالإضافة إلى ذلك، يتعاونون مع شركة باسكال وشركاء آخرين على أدوات للتحقق من صحة الخوارزميات الكمية واعتمادها، مما يضمن استيفاءها للمعايير الصارمة في هذا المجال. ومع وجود خارطة طريق واضحة نحو النشر التشغيلي، تتصور تاليس أن تصبح الحوسبة الكمية حجر الزاوية في تقنياتها ذات المهام الحرجة، مما يتيح عمليات أقمار صناعية أسرع وأكثر كفاءة وأماناً.