Η Nissan φέρνει την αεροδυναμική στην κβαντική υπολογιστική για ταχύτερη εξέλιξη EV

Ο κβαντικός υπολογιστής δεν αντικαθιστά ακόμη την αεροσήραγγα.

Η Quemix ανακοίνωσε ότι ξεκίνησε κοινό πρόγραμμα εξέλιξης με τη Nissan για τη δημιουργία λογισμικού ανάλυσης αεροδυναμικής που αξιοποιεί την κβαντική υπολογιστική. Στον πυρήνα του βρίσκεται ένας υβριδικός κβαντικός και κλασικός αλγόριθμος, σχεδιασμένος για μελλοντικούς κβαντικούς υπολογιστές Early FTQC, δηλαδή πρώιμα μηχανήματα ανεκτικά σε σφάλματα. Σε κβαντικό προσομοιωτή, η νέα μέθοδος αναπαρήγαγε με υψηλή ακρίβεια τα αποτελέσματα συμβατικής κλασικής ανάλυσης αεροδυναμικής. Η Nissan και η Quemix κατέθεσαν επίσης αιτήσεις διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας για την τεχνολογία.

Υπάρχει μια σημαντική λεπτομέρεια που χρειάζεται ψύχραιμη ανάγνωση. Η Nissan δεν υποστηρίζει ότι τα αυριανά Ariya, Leaf ή Qashqai θα γεννιούνται μέσα σε έναν κβαντικό υπολογιστή. Οι εταιρείες δοκίμασαν τον αλγόριθμο σε κβαντικό προσομοιωτή, όχι σε πραγματικό κβαντικό υπολογιστή ενταγμένο στη διαδικασία εξέλιξης ενός μοντέλου παραγωγής. Αυτό κάνει την είδηση πιο προσγειωμένη, όχι όμως λιγότερο σημαντική. Στην εξέλιξη αυτοκινήτων, πλεονέκτημα έχει η εταιρεία που μπορεί να υπολογίζει τη ροή του αέρα γύρω από δεκάδες ή εκατοντάδες παραλλαγές αμαξώματος, πριν δαπανήσει χρόνο στην αεροσήραγγα και χρήματα σε φυσικά πρωτότυπα.

Γιατί η αεροδυναμική μετρά περισσότερο από ποτέ σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο.

Η αεροδυναμική δεν αφορά μόνο τη μείωση της οπισθέλκουσας σε ταχύτητες αυτοκινητοδρόμου. Επηρεάζει την αυτονομία ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, το πραγματικό φορτίο της μπαταρίας, τον αεροδυναμικό θόρυβο, τη ροή αέρα για ψύξη, τις θερμοκρασίες των φρένων και ακόμη και την προστασία του κάτω μέρους του αμαξώματος. Η Ευρώπη προσθέτει ακόμη μία πίεση. Οι νέοι στόχοι CO2 για τα επιβατικά αυτοκίνητα γίνονται αυστηρότεροι, με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Περιβάλλοντος να αναφέρει ως στόχο τα 93,6 g/km για την περίοδο 2025 έως 2029, τα 49,5 g/km για την περίοδο 2030 έως 2034 και τα 0 g/km για το 2035.

Αυτό εξηγεί γιατί η Nissan βλέπει την αεροδυναμική ως υπολογιστικό πρόβλημα. Κάθε λεπτομέρεια του αμαξώματος, κάθε καθρέφτης, θόλος τροχού, επίπεδο κάτω μέρος, άνοιγμα ψύξης και ακμή στο πίσω άκρο δημιουργεί αναταράξεις στη ροή του αέρα. Η κλασική CFD, δηλαδή η υπολογιστική ρευστοδυναμική, δίνει στους μηχανικούς τεράστιο όγκο πληροφοριών, αλλά απαιτεί χρόνο και υπολογιστική ισχύ. Η τεχνική ανασκόπηση της ίδιας της Nissan είχε επισημάνει το 2022 ότι η CFD απαιτούσε σημαντικούς πόρους και χρόνο, και ότι η εταιρεία ανέπτυσσε ένα υποκατάστατο μοντέλο βασισμένο στη μηχανική μάθηση, ώστε να μαθαίνει τη σχέση ανάμεσα στο σχήμα του οχήματος και τα αποτελέσματα της CFD, προβλέποντας πίεση, ταχύτητα αέρα και συντελεστή οπισθέλκουσας.

Ο νέος αλγόριθμος μοιράζει τη δουλειά σε δύο κόσμους.

Η προσέγγιση της Nissan και της Quemix δεν αναθέτει ολόκληρο το αεροδυναμικό πρόβλημα σε έναν κβαντικό υπολογιστή. Ο κλασικός υπολογιστής χειρίζεται τις συνθήκες εισροής και εκροής, μαζί με τα τμήματα που συνδέονται με κινούμενα αντικείμενα. Ο κβαντικός υπολογιστής αναλαμβάνει τον πυρήνα της ρευστοδυναμικής, συμπεριλαμβανομένων των ορίων σταθερών αντικειμένων. Αυτός ο καταμερισμός εργασίας έχει λογική, επειδή οι πρώιμοι ανεκτικοί σε σφάλματα κβαντικοί υπολογιστές δεν θα προσφέρουν απεριόριστη υπολογιστική ισχύ.

Το τεχνικό εμπόδιο βρίσκεται στις οριακές συνθήκες. Ένας απλός κύβος ή ένα κανονικό πλέγμα είναι πολύ ευκολότερα για έναν κβαντικό αλγόριθμο από ένα πραγματικό αμάξωμα αυτοκινήτου, όπου οι επιφάνειες καμπυλώνουν, οι λεπτομέρειες τέμνονται και η ροή του αέρα γύρω από τους τροχούς, το κάτω μέρος και το πίσω τμήμα γίνεται εξαιρετικά σύνθετη. Σύμφωνα με την Quemix, τα κβαντικά κυκλώματα που απαιτούνται για αυτές τις οριακές συνθήκες μεγαλώνουν γρήγορα υπερβολικά. Ο νέος υβριδικός αλγόριθμος επιχειρεί να λύσει αυτό το σημείο συμφόρησης, αφήνοντας μέρος της δύσκολης δουλειάς στον κλασικό υπολογιστή.

Η Nissan δεν είναι μόνη σε αυτή την κούρσα.

Σε όλη τη βιομηχανία, η εξέλιξη υψηλού επιπέδου κινείται προς την ίδια κατεύθυνση: λιγότερες φυσικές δοκιμές, περισσότερες ψηφιακές επαναλήψεις. Τον Απρίλιο του 2026, η IBM και η Dallara ανέφεραν ότι το φυσικής βάσης μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης τους μπορούσε να αξιολογεί παραλλαγές πίσω διαχύτη για ένα αγωνιστικό αυτοκίνητο τύπου LMP2 σε περίπου 10 δευτερόλεπτα, ενώ η συμβατική CFD χρειαζόταν ώρες. Η IBM και η Dallara εξετάζουν επίσης παράλληλα κβαντικές και κλασικές προσεγγίσεις, με στόχο να τις χρησιμοποιήσουν αργότερα σε πιο σύνθετες προσομοιώσεις.

Το πλεονέκτημα της Nissan είναι ότι δεν αντιμετωπίζει την προσομοίωση μέσω υπολογιστή ως εργαστηριακή περιέργεια. Μελέτη περίπτωσης της AMD περιέγραψε πώς η Nissan βελτίωσε την απόδοση προσομοίωσης σύγκρουσης κατά 30% και μείωσε το συνολικό κόστος της σχετικής ροής εργασίας CAE κατά 20%, αφού μετέβη σε εικονικές μηχανές Microsoft Azure με επεξεργαστές AMD EPYC. Αυτό δείχνει πόσο σοβαρά αντιμετωπίζει η Nissan την υπολογιστική ισχύ ως επιταχυντή της εξέλιξης οχημάτων.

Για τους αγοραστές, το αποτέλεσμα θα μπορούσε να είναι ένα πιο αθόρυβο και πιο αποδοτικό αυτοκίνητο.

Ένας κβαντικός υπολογιστής δεν θα κάνει από μόνος του πιο ελκυστικό το επόμενο ηλεκτρικό Nissan. Ένα τέτοιο εργαλείο, όμως, θα μπορούσε να δώσει στους μηχανικούς τη δυνατότητα να δοκιμάζουν περισσότερες παραλλαγές αμαξώματος και κάτω μέρους, βελτιστοποιώντας τη ροή του αέρα πριν μπει στην εικόνα ένα ακριβό φυσικό πρωτότυπο. Για τους Ευρωπαίους πελάτες, το αποτέλεσμα θα μπορούσε να φανεί με πολύ απτό τρόπο: μερικά τοις εκατό χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας στον αυτοκινητόδρομο, λιγότερος αεροδυναμικός θόρυβος και μεγαλύτερη πραγματική ηλεκτρική αυτονομία.

Η μεγαλύτερη αξία βρίσκεται στον χρόνο. Η εξέλιξη των ηλεκτρικών αυτοκινήτων κινείται γρήγορα, οι Κινέζοι κατασκευαστές πιέζουν τις τιμές προς τα κάτω και οι ευρωπαϊκοί κανονισμοί απαιτούν προσοχή σε κάθε γραμμάριο. Αν η Nissan μπορέσει να εντάξει λογισμικό κβαντικής και κλασικής αεροδυναμικής σε πραγματική διαδικασία εξέλιξης, θα μπορούσε να συντομεύσει τους κύκλους δοκιμών και να αναζητά πιο επιθετικά σχήματα που δείχνουν καλά, ενώ διαπερνούν τον αέρα με λιγότερη χαμένη ενέργεια.

Τεχνική σύνοψη.

Η Nissan και η Quemix αναπτύσσουν λογισμικό προσομοίωσης αεροδυναμικής με κβαντική και κλασική υπολογιστική.

Το σύστημα στοχεύει μελλοντικούς ανεκτικούς σε σφάλματα κβαντικούς υπολογιστές Early FTQC.

Ο κλασικός υπολογιστής υπολογίζει την εισροή, την εκροή και τα στοιχεία που σχετίζονται με την κίνηση, ενώ ο κβαντικός υπολογιστής χειρίζεται τον πυρήνα της ρευστοδυναμικής.

Σε κβαντικό προσομοιωτή, ο αλγόριθμος αναπαρήγαγε με υψηλή ακρίβεια τα αποτελέσματα κλασικής αεροδυναμικής ανάλυσης LBM.

Για την ευρωπαϊκή αγορά, τα μεγαλύτερα δυνητικά οφέλη είναι η χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, η μεγαλύτερη ηλεκτρική αυτονομία και η ταχύτερη εξέλιξη μοντέλων.