نيسان تنقل الديناميكا الهوائية إلى الحوسبة الكمومية لتسريع تطوير السيارات الكهربائية

الحاسوب الكمومي لا يستبدل نفق الرياح بعد.

قالت Quemix إنها بدأت مشروع تطوير مشترك مع نيسان لإنشاء برنامج لتحليل الديناميكا الهوائية يستخدم الحوسبة الكمومية. يقوم المشروع على خوارزمية هجينة، كمومية وتقليدية، صممت لحواسيب Early FTQC الكمومية المستقبلية، أي الحواسيب المبكرة المتحملة للأخطاء. وفي محاكي كمومي، أعادت الطريقة الجديدة إنتاج نتائج تحليل الديناميكا الهوائية التقليدي بدقة عالية. كما قدمت نيسان وQuemix طلبات براءة اختراع لهذه التقنية.

هناك تفصيل مهم يحتاج إلى قراءة هادئة. نيسان لا تقول إن أريا أو ليف أو قشقاي المقبلة ستولد غدا داخل حاسوب كمومي. فقد اختبرت الشركتان الخوارزمية في محاك كمومي، وليس على حاسوب كمومي حقيقي ضمن عملية تطوير سيارة إنتاجية. هذا يجعل الخبر أكثر واقعية، لكنه لا يقلل أهميته. ففي تطوير السيارات، تتقدم الشركة القادرة على حساب تدفق الهواء حول عشرات أو مئات النسخ من الهيكل قبل إنفاق الوقت في نفق الرياح والمال على النماذج الأولية المادية.

لماذا أصبحت الديناميكا الهوائية أكثر أهمية من أي وقت مضى في السيارة الكهربائية؟

لا تقتصر الديناميكا الهوائية على خفض مقاومة الهواء عند سرعات الطرق السريعة. فهي تؤثر في مدى السيارة الكهربائية، والحمل الفعلي على البطارية، وضجيج الرياح، وتدفق هواء التبريد، ودرجات حرارة المكابح، وحتى حماية أسفل الهيكل. وتضيف أوروبا طبقة أخرى من الضغط. فالأهداف الجديدة لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون من سيارات الركاب تزداد صرامة، إذ تصف وكالة البيئة الأوروبية 93.6 غرام/كم كهدف للفترة من 2025 إلى 2029، و49.5 غرام/كم للفترة من 2030 إلى 2034، و0 غرام/كم لعام 2035.

هذا يوضح لماذا ترى نيسان الديناميكا الهوائية مسألة حوسبة. فكل تفصيل في جسم السيارة، وكل مرآة وقوس عجلة وغطاء سفلي وفتحة تبريد وحافة خلفية، يخلق اضطرابا في تدفق الهواء. وتمنح ديناميكا الموائع الحسابية التقليدية، أو CFD، المهندسين كمية ضخمة من المعلومات، لكنها تستهلك الوقت والقدرة الحاسوبية. وكانت مراجعة تقنية صادرة عن نيسان نفسها قد أشارت في عام 2022 إلى أن CFD تتطلب موارد ووقتا كبيرين، وأن الشركة تطور نموذجا بديلا قائما على التعلم الآلي لتعلم العلاقة بين شكل السيارة ونتائج CFD، مع التنبؤ بالضغط وسرعة الهواء ومعامل السحب.

الخوارزمية الجديدة تقسم المهمة بين عالمين.

لا يسلم نهج نيسان وQuemix مشكلة الديناميكا الهوائية كاملة إلى حاسوب كمومي. يتعامل الحاسوب التقليدي مع شروط دخول الهواء وخروجه، إلى جانب الأجزاء المرتبطة بالأجسام المتحركة. أما الحاسوب الكمومي فيتولى جوهر ديناميكا الموائع، بما في ذلك حدود الأجسام الثابتة. وهذا التقسيم للعمل منطقي، لأن الحواسيب الكمومية المبكرة المتحملة للأخطاء لن توفر قدرة حاسوبية غير محدودة.

تكمن العقبة التقنية في الشروط الحدية. فالمكعب البسيط أو الشبكة المنتظمة أسهل بكثير بالنسبة إلى خوارزمية كمومية من جسم سيارة حقيقي، حيث تنحني الأسطح، وتتقاطع التفاصيل، ويصبح تدفق الهواء حول العجلات وأسفل الهيكل والمؤخرة شديد التعقيد. وبحسب Quemix، فإن الدارات الكمومية المطلوبة لهذه الشروط الحدية تكبر بسرعة إلى حجم مفرط. وتحاول الخوارزمية الهجينة الجديدة فك هذا الاختناق عبر ترك جزء من العمل الصعب للحاسوب التقليدي.

نيسان ليست وحدها في هذا السباق.

على امتداد الصناعة، تتحرك مراحل التطوير المتقدمة في الاتجاه نفسه: اختبارات مادية أقل، وتكرارات رقمية أكثر. في أبريل 2026، قالت IBM ودالارا إن نموذجهما للذكاء الاصطناعي القائم على الفيزياء يستطيع تقييم نسخ مختلفة من الناشر الخلفي لسيارة سباق بأسلوب LMP2 في نحو 10 ثوان، بينما تحتاج CFD التقليدية إلى ساعات. وتستكشف IBM ودالارا أيضا المناهج الكمومية والتقليدية بالتوازي، بهدف استخدامها لاحقا في محاكاة أكثر تعقيدا.

ميزة نيسان أنها لا تتعامل مع المحاكاة الحاسوبية كفضول مخبري. فقد أوضحت دراسة حالة من AMD كيف حسنت نيسان أداء محاكاة التصادم بنسبة 30 في المئة، وخفضت التكلفة الإجمالية لسير عمل CAE ذي الصلة بنسبة 20 في المئة، بعد الانتقال إلى آلات Microsoft Azure الافتراضية العاملة بمعالجات AMD EPYC. وهذا يبين مدى جدية نيسان في التعامل مع القدرة الحاسوبية كعامل لتسريع تطوير المركبات.

بالنسبة إلى المشترين، قد تكون النتيجة سيارة أهدأ وأكثر كفاءة.

لن يجعل الحاسوب الكمومي، بمفرده، سيارة نيسان الكهربائية المقبلة أكثر جاذبية. لكن أداة مثل هذه قد تمنح المهندسين قدرة على اختبار نسخ أكثر من الجسم وأسفل الهيكل، وتحسين تدفق الهواء قبل دخول نموذج أولي مادي مكلف إلى الصورة. وبالنسبة إلى العملاء الأوروبيين، قد تظهر النتيجة بصورة ملموسة جدا: انخفاض استهلاك الطاقة على الطرق السريعة ببضع نقاط مئوية، وضجيج رياح أقل، ومدى كهربائي واقعي أطول.

القيمة الأكبر تكمن في الوقت. فتطوير السيارات الكهربائية يتحرك بسرعة، والمصنعون الصينيون يدفعون الأسعار إلى الانخفاض، واللوائح الأوروبية تفرض الانتباه إلى كل غرام. وإذا تمكنت نيسان من إدخال برنامج ديناميكا هوائية كمومي وتقليدي في عملية تطوير حقيقية، فقد تختصر دورات الاختبار وتبحث بقوة أكبر عن أشكال تبدو جيدة وتخترق الهواء مع هدر أقل للطاقة.

ملخص تقني.

تطور نيسان وQuemix برنامج محاكاة للديناميكا الهوائية يجمع بين الحوسبة الكمومية والتقليدية.

يستهدف النظام حواسيب Early FTQC المستقبلية المتحملة للأخطاء.

يحسب الحاسوب التقليدي عناصر دخول الهواء وخروجه والعناصر المرتبطة بالحركة، بينما يتولى الحاسوب الكمومي جوهر ديناميكا الموائع.

في محاك كمومي، أعادت الخوارزمية إنتاج نتائج تحليل الديناميكا الهوائية التقليدي بطريقة LBM بدقة عالية.

بالنسبة إلى السوق الأوروبية، تتمثل أكبر المكاسب المحتملة في خفض استهلاك الطاقة، وزيادة المدى الكهربائي، وتسريع تطوير الطرازات.