Computación cuántica para optimizar los servicios de transporte y la gestión del tráfico

Un servicio de taxis o de autobuses pierde dinero de dos maneras: con vehículos que esperan a pasajeros que no llegan y con vehículos que circulan vacíos hacia donde no hay nadie. Evitarlo exige saber de antemano dónde estará la demanda y repartir la flota en consecuencia. En una ciudad grande, el número de combinaciones posibles es tan alto que los ordenadores convencionales tienen que conformarse con aproximaciones.

Volkswagen quiere atacar ese problema con computación cuántica. El grupo alemán y D-Wave, la empresa canadiense especializada en esta tecnología, presentaron el proyecto a comienzos de noviembre en el Web Summit de Lisboa. Según el fabricante, es la primera vez que sus ingenieros consiguen desarrollar en un ordenador cuántico un sistema de gestión del tráfico que sustituye las estimaciones sobre cuántos coches habrá en las calles, cuánta gente querrá desplazarse y cuánto tardará por cálculos exactos.

Dos pasos, dos tipos de ordenador

El sistema trabaja en dos fases. En la primera, ordenadores convencionales analizan datos de geolocalización anonimizados, procedentes de teléfonos móviles o de transmisores instalados en los vehículos, para calcular dónde se acumula la gente y cuántos posibles pasajeros hay en cada punto. En la segunda entra el algoritmo cuántico, que se ocupa de la optimización: decidir con antelación cuántos vehículos deben ir a cada punto de demanda para transportar a un número concreto de personas.

Este reparto del trabajo tiene que ver con el tipo de máquina. Los ordenadores de D-Wave no son de propósito general. Usan una técnica llamada recocido cuántico, diseñada para buscar la mejor solución entre un número enorme de combinaciones, que es exactamente lo que plantea el reparto de una flota. En problemas de esta clase un ordenador cuántico puede ser mucho más rápido que un superordenador convencional, y en algunos casos es la única forma de llegar a una solución en un tiempo razonable.

No es el primer trabajo de las dos empresas en este terreno. En 2017 Volkswagen ya había presentado una investigación que optimizaba con un ordenador de D-Wave los trayectos de 10.000 taxis en Pekín.

Qué ganarían los operadores

Con un reparto así, taxis y autobuses esperarían menos a sus pasajeros, harían menos kilómetros en vacío y no faltarían vehículos en las zonas de más demanda. Las empresas de transporte público podrían reforzar sus horarios en las franjas de más afluencia, y taxis y operadores privados recortarían costes. Volkswagen contempla vender el sistema como un servicio a los operadores interesados, y ve aplicaciones futuras en la comunicación entre vehículos y con la infraestructura (V2V y V2I) y en los coches autónomos.

Florian Neukart, científico principal del laboratorio CODE de Volkswagen en San Francisco, explicó que el grupo está adquiriendo un conocimiento muy especializado en computación cuántica y quiere entender qué aplicaciones pueden serle útiles. La gestión del tráfico es una de ellas, porque las empresas de autobuses y de taxis de las grandes ciudades tienen mucho interés en sacar el máximo partido a sus flotas. Bo Ewald, presidente de D-Wave, situó el proyecto en lo que considera el siguiente paso de esta tecnología, el desarrollo de aplicaciones, y lo presentó como una muestra del efecto real que puede tener en las empresas y en la vida diaria.

Primero, Barcelona

La primera prueba del algoritmo se hará en Barcelona, porque Volkswagen dispone de una base de datos amplia sobre la ciudad. Colaboran el operador de telecomunicaciones Orange y Teralytics, una empresa especializada en ciencia de datos. El grupo sostiene que el algoritmo es fácil de trasladar a cualquier otra ciudad.

Desde entonces el sistema ha salido a la calle. Durante el Web Summit de 2019, nueve autobuses de la empresa lisboeta Carris circularon con rutas calculadas casi en tiempo real por un ordenador cuántico de D-Wave.