Учёные из Виргинского технологического института в США предложили инновационный метод, позволяющий группам роботов или дронов координировать свои действия и обмениваться информацией без использования традиционных средств связи. Эта технология, основанная на принципах квантовой запутанности и искусственного интеллекта, может стать решением одной из главных проблем автономных систем в условиях катастроф или конфликтов.
В обычных мультиагентных системах искусственного интеллекта для слаженной работы необходим постоянный обмен данными по беспроводным каналам. Но в критических ситуациях, таких как лесные пожары, землетрясения или радиоэлектронное подавление, связь может быть нарушена или заблокирована. До сих пор не существовало надёжного способа обеспечения совместного обучения и координации машин без передачи сигналов.
Решение этой проблемы было найдено в квантовой механике. Исследователи разработали новую архитектуру под названием eQMARL (entangled quantum multi-agent reinforcement learning), что означает «запутанное квантовое обучение с подкреплением для множества агентов». Эта система использует феномен квантовой запутанности, при котором состояние одной частицы мгновенно влияет на состояние другой, независимо от расстояния между ними. Для этого не требуется передача физического сигнала.
В eQMARL каждый робот или дрон получает набор запутанных кубитов. Когда агент взаимодействует с окружающей средой, например, обнаруживает препятствие, он изменяет состояние своих кубитов.
Благодаря квантовой запутанности, эти изменения мгновенно отражаются на кубитах всех других агентов в группе. При этом системе не нужно расшифровывать конкретную информацию — достаточно самого факта изменения. Локально измеряя эти изменения, каждый участник группы получает полезные данные о действиях коллектива без обмена сообщениями.
В ходе тестирования eQMARL продемонстрировала более высокую эффективность по сравнению с классическими методами ИИ и квантовыми аналогами, не использующими запутанность. Особенно это проявляется в сценариях со слабой или нестабильной связью.
Потенциальные области применения технологии разнообразны. В ближайшем будущем её можно будет использовать для координации дронов, тушащих пожары, или роботов, ищущих выживших под завалами, в условиях отсутствия связи. В долгосрочной перспективе это может привести к созданию сверхзащищённых каналов взаимодействия, не подверженных уязвимостям интернета и снижающих риск взлома или перехвата.
Однако у технологии есть и ограничения. Создание и поддержание устойчивой квантовой запутанности вне лабораторий остаётся сложной задачей, а квантовое оборудование пока недостаточно миниатюрно и надёжно для использования в полевых условиях. По словам одного из авторов исследования, аспиранта Александра Дерьё, до появления реальных приложений, таких как дроны для ликвидации последствий стихийных бедствий, может пройти 10–15 лет. Команда планирует совершенствовать математическую основу разработки и тестировать её в более реалистичных условиях по мере развития квантовых технологий.
