Volkswagen investit dans l'informatique quantique

À l’occasion du CeBIT, Volkswagen Group a expliqué comment la firme entendait tirer parti des progrès en matière d’informatique quantique.

Le groupe Volkswagen prévoit d’utiliser des ordinateurs quantiques dans le cadre de son programme de transformation numérique afin de créer des applications innovantes qui ne peuvent être développées efficacement avec une approche informatique traditionnelle.

L’initiative de « Quantum Computing » du groupe allemand est le fruit d’une collaboration entre les Volkswagen Labs de San Francisco et Munich et le spécialiste canadien D-Wave, et elle vise à développer une expertise spécifique au sein de Volkswagen et à identifier les usages possibles de la technologie au sein du groupe automobile.

« L’informatique quantique peut apporter des progrès significatifs au sein de Volkswagen dans certains domaines clés de la transformation numérique et de l’IT du groupe. Nous nous attendons à un vaste champ d’applications, notamment dans les domaines de la conduite autonome, des processus assistés par intelligence artificielle, des usines intelligentes, du machine learning et de la mobilité intelligente », explique Martin Hofmann, le CIO de Volkswagen Group.

La “mobilité intelligente” est l’un des domaines dans lesquels Hofmann est convaincu que l’informatique quantique a un rôle à jouer. « Imaginez le problème que pose la simulation des flux de trafic dans les grandes métropoles », indique-t-il. « Pour optimiser les flux de trafic, les ordinateurs doivent calculer où les véhicules doivent se diriger et des points de congestion pourraient se former. Sur la base de ces prévisions, ils doivent calculer comment router chaque véhicule afin d’éviter les bouchons avant même qu’ils ne se forment. Cela implique des calculs complexes impliquant des milliards de points de données ».

Si un certain nombre de ces tâches peuvent être réalisées par des ordinateurs traditionnels, Hofmann pense que les capacités de futurs superordinateurs pourraient permettre des progrès significatifs.

Les performances des supercalculateurs les plus puissants ne suffiront toutefois pas à résoudre les problèmes de calcul les plus complexes. Et c’est là que l’informatique quantique a le potentiel de délivrer de vrais bénéfices.

À ce jour, les ordinateurs quantiques ont surtout été utilisés par des instituts de recherche, des agences gouvernementales et par le secteur aérospatial, mais le groupe Volkswagen espère trouver des applications commerciales à la technologie.

Des premiers tests avec les machines quantiques de D-Wave

Le premier projet de recherche sur lequel planche le groupe est celui de l’optimisation des flux de trafic au sein de la ville de Pékin. « Des Data scientists et des experts Big Data de nos labs de San Francisco et Munich testent le développement d’applications et d’algorithmes sur les ordinateurs quantiques de D-Wave » explique Hofmann.

« Nos experts ont déjà réussi à développer et à tester avec succès un algorithme d’optimisation de flux de trafic. Notre coopération stratégique avec D-Wave est précieuse, car nous mettons l’accent sur le développement d’une expertise spécialisée et d’applications ayant de la valeur pour nos métiers ». Selon lui, « d’autres projets devraient naître de la coopération avec D-Wave. »

Pour faire simple, Volkswagen mise sur l’informatique pour résoudre des problèmes complexes d’optimisation et de recherche opérationnelle. Un problème d’optimisation vise à trouver l’usage optimal d’une ressource spécifique — temps, argent ou énergie — dans un scénario donné. La complexité du problème croit de façon exponentielle avec le nombre de variables. Résoudre un problème d’optimisation avec un très grand nombre de variables peut rapidement excéder la puissance des ordinateurs conventionnels

“Notre coopération stratégique avec D-Wave est précieuse, car nous mettons l’accent sur le développement d’une expertise spécialisée et d’applications ayant de la valeur pour nos métiers”

Martin Hofmann, CIO, Groupe Volkswagen

Selon Hoffmann, il est possible d’utiliser des supercalculateurs pour résoudre des problèmes d’optimisation complexes. Mais un problème qui peut demander 30 à 45 minutes à un supercalculateur peut parfois être résolu en quelques secondes par un ordinateur quantique.

« Les supercalculateurs sont bien trop lents [pour certaines applications]. En 30 minutes, un bouchon massif peut déjà s’être formé » explique-t-il.

L'informatique quantique au service de l'optimisation des flux de trafic

Les experts IT du groupe Volkswagen Group ont pu faire la preuve de l’efficacité d’algorithmes d’optimisation de trafic tournant sur les ordinateurs quantiques de D-Wave, ce qui ouvre la voie à des applications en matière de smart city.

« Pour ce faire, ils se sont appuyés sur les données remontées par près de 10 000 taxis dans la mégapole de Pekin, » indique Hofmann. « Cela nous a aussi permis d’apprendre quelles données étaient nécessaires et comment structurer les algorithmes pour gérer et optimiser le déplacement d’objets en déplacement dans un environnement urbain. Dans le cadre de nos développements en matière de véhicules autonomes, nous considérons ces progrès comme aussi importants que la technologie des véhicules elle-même ».

« L’ordinateur quantique de D-Wave que nous utilisant n’est pas un ordinateur quantique généralisé » note-t-il toutefois. « Il n’a qu’un champ limité d’applications ». Mais selon lui, la machine de D-Wave est bien adaptée au traitement d’algorithmes d’optimisation ».

Combiner informatique traditionnelle et informatique quantique pour accélérer les problèmes d’optimisation

Actuellement, des algorithmes « d’intelligence artificielle » sont souvent mis en œuvre pour reconnaître des tendances. Et les algorithmes de machine learning et de deep learning basés sur des approches de réseaux neuronaux sont bien adaptés à la détection de tendances et à la prédiction.

« Le fait de combiner les deux concepts [AI et Quantum Computing] permet de tirer parti des forces des deux approches. La détection de tendance et la prédiction sur des supercalculateurs traditionnels et le transfert des résultats sur un ordinateur quantique permettent d’accélérer les calculs d’optimisation et ces résultats sont alors rebasculés sur des ordinateurs traditionnels », explique Hofmann.

« L’utilisation d’approches de type Quantum Computing peut apporter de vrais progrès dans ces domaines et leur performance est parfaitement adaptée à la résolution de problèmes spécifiques comme les calculs d’optimisation ».

S’il est encore trop tôt pour évoquer un usage commercial de l’informatique quantique au sein du groupe Volkswagen, Hoffman se veut toutefois optimiste : « Notre focus initial est sur l’acquisition d’une expertise technique spécifique. L’objectif à terme est d’utiliser de façon efficace les forces des ordinateurs quantiques ».