人工智能与量子计算促成一个更智能电网“诞生”，可减小断电风险

停电是我们生活中最不想遇到的事情之一。当我们习以为常的电消失后，感觉又回到了“黑暗”的古代，社会很可能陷入混乱。

造成停电的因素很多，大部分是电网故障造成的。

最近，康奈尔大学的一项研究表明，量子计算结合人工智能可以解决电网中人类难以注意到的各种疑难杂症，并在几秒钟内给出故障的解决方案。这项研究预计将于今年12月发表在《应用能源》杂志上。

“能源和电力系统故障的问题存在已久，今天仍在使用一些常规方法来解决这些问题。有了人工智能和量子计算，电力系统可以变得更加稳定可靠。”康奈尔大学工程学院能源系统工程教授尤凤岐说。

游凤琦也是这项研究的作者之一，基于量子计算的混合深度学习用于电力系统故障诊断。

电力维修电力维护

他的研究领域主要集中在智能制造、数字农业、能源系统和可持续发展的新颖计算模型、优化算法、统计机器学习方法和多尺度系统分析工具。目前，他已在《科学》、《自然可持续发展》和《科学进展》等杂志上发表了200多篇论文。

电力传输经常被暴风雨、倒下的树、旧线路等中断。根据联邦能源信息署的数据，2016年，美国用户平均停电时间超过4小时。2017年，这个数字上升到近8小时。到2018年，用户平均仍遭遇6小时左右的停电。

这项研究首次提出了一种新的混合解决方案，以准确发现电力系统中的问题，即在量子计算的基础上，利用“智能系统”的方法构建“故障诊断框架”。

论文中提到，基于量子计算的深度学习方法在大规模IEEE测试电力系统中已经展示了其有效性和可扩展性，可以在不损失性能的情况下快速诊断大规模电力系统。

与传统的训练方法相比，这种混合方法在计算工作量和诊断性能方面具有更高的计算效率。通过对模拟电力系统的测试，验证了该框架的适用性。

据了解，这项研究使用了美国能源部橡树岭领导计算设施的某些资源。橡树岭领先计算设施是一项旨在最大限度地提高科学应用性能的技术，并涉及科学和工程界，以促进科学和技术的进步。

橡树岭领导力计算设施可以通过建模和模拟进行一系列研究。其最大的超级计算机名为Summit，由IBM制造，在2018年6月的“全球最快超级计算机500强”中排名第一。

“虽然量子计算技术还不是很成熟，但是如果和人工智能结合，可以解决一些实际问题。”论文的另一位作者阿克谢·阿杰卡尔说。

他进一步表示，“我们无法承受电网瘫痪的代价。现在，一些问题可以通过传感器来解决，但这些还远远不够。我们需要更高效的方法，更不用说几天、几小时甚至几分钟的电力中断将是极其昂贵的。这也是快速故障诊断方法在电力系统中如此重要的原因。”

我们无法想象没有电的世界会是什么样子。在某些情况下，电相当于一个生命支持系统。一秒钟能解决多快，也会省很多事。

据了解，量子计算是利用量子态的叠加、干涉、纠缠等集体性质的计算方法。人工智能研究的所有子领域都围绕着特定的目标和特定工具的使用。传统目标包括推理、知识表达、规划、学习、自然语言处理、感知以及移动和操作物体的能力。

量子计算与人工智能的结合也是目前热门的前沿领域，有望在各个领域催生重大进展。从某些角度来说，两者的结合会突破我们的想象。

尤凤岐和阿吉卡尔认为，量子计算和人工智能的结合将是大多数电力系统故障的解决方案。

尤凤岐说，“电力系统是我们现代世界的支柱，量子技术和人工智能的结合将进一步改变我们的日常生活。”

值得一提的是，2020年12月，游凤琦和Ajekar还联合发表了论文《量子计算辅助深度学习用于工业过程系统的故障检测与诊断》，在此之前，他们申请了相关专利。(综合报道)(编辑/Noik)