Secondo ExxonMobil, una parte significativa della popolazione globale deve affrontare sfide quotidiane nell’accesso all’energia, che hanno un impatto sulla salute pubblica e impediscono a molti di realizzare appieno il proprio potenziale. Le sfide energetiche diventeranno ancora più grandi con la crescita della popolazione mondiale, che passerà dai 7,5 miliardi di oggi ai 9,2 miliardi previsti per il 2040.
I leader di ExxonMobil si riferiscono a questa come alla "doppia sfida" della società: fornire energia affidabile e conveniente a una popolazione in crescita, riducendo al contempo gli impatti ambientali e i rischi del cambiamento climatico.
«Un modo per affrontare questa sfida è il gas naturale, che emette fino al 60% in meno di gas serra rispetto al carbone. Il passaggio dal carbone al gas naturale per la generazione di energia migliorerà la qualità dell'aria e ridurrà l'intensità delle emissioni di carbonio», afferma il dott. Vijay Swarup, Vicepresidente del dipartimento di ricerca e sviluppo di ExxonMobil. " «Ma il problema non riguarda solo la produzione: è anche un problema di trasporto».
Spedire GNL non è come spedire scarpe da ginnastica. Il GNL deve essere spedito "just in time" man mano che viene consumato, altrimenti le persone rimangono senza energia. È assolutamente fondamentale garantire una spedizione efficiente.
Il numero di combinazioni di decisioni in una rete globale di trasporto di GNL è di 2 ^ 1.000.000
Il numero di atomi che esistono nell'universo è 2^270
Nel 2021 più di 500 navi GNL verranno utilizzate per trasportare forniture essenziali di combustibile attraverso gli oceani. Insieme, effettuano migliaia di viaggi all’anno verso i porti di destinazione dove il GNL viene utilizzato per alimentare infrastrutture critiche.
Trovare rotte ottimali per una flotta di tali navi può essere un problema di ottimizzazione estremamente complesso. Per trasportare in modo efficiente il GNL, è necessario tenere conto della posizione di ciascuna nave ogni giorno dell'anno, insieme ai fabbisogni di GNL di ciascun sito di consegna.
Al momento, questo tipo di problema non può essere risolto esattamente utilizzando il calcolo classico. Anche con un problema semplificato che coinvolge solo decine di navi, il numero di possibili combinazioni di decisioni diverse può arrivare a 21.000.000. È maggiore del numero totale di atomi nell'universo.
I computer classici possono affrontare delle versioni di questo problema suddividendolo in parti gestibili e applicando metodi matematici all’avanguardia. Anche con questo approccio, possono essere necessarie molte ore per produrre una soluzione utile, per non parlare di una soluzione ottimale.
Estendendo il problema a una flotta più grande, o introducendo incertezze come il tempo o le fluttuazioni della domanda, un problema di queste dimensioni diventerà rapidamente intrattabile, scontrandosi con i rigidi limiti inerenti anche ai sistemi informatici classici più avanzati.
I computer quantistici adottano un nuovo approccio per affrontare questo tipo di complessità, con la possibilità di trovare soluzioni che il solo supercomputer classico non può gestire. I leader del settore, come Exxon, si stanno impegnando per esplorare il modo in cui la fusione di tecniche di calcolo classico e quantistico potrebbe risolvere sfide globali grandi, complesse e urgenti.
Il paradigma attuale impedisce la risoluzione di intere classi di problemi di ottimizzazione, e ciò richiede alle aziende e alle istituzioni di accettare un livello di incertezza e inefficienza nei loro processi. Sebbene sia ancora agli inizi, il quantum computing offre un nuovo approccio rivoluzionario che potrebbe contribuire ad alleviare questa sfida in futuro.
I team di IBM Research ed ExxonMobil Corporate Strategy Research hanno collaborato per modellare il routing dell'inventario marittimo su dispositivi quantistici, analizzando i punti di forza e i compromessi di diverse strategie per l'instradamento dei veicoli e dell'inventario e ponendo le basi per la costruzione di soluzioni pratiche per le loro operazioni.
Con la rapida scalabilità dell'hardware quantistico di IBM, dai piccoli sistemi prototipali ai più promettenti dispositivi di grandi dimensioni, i ricercatori sono entusiasti della possibilità futura di gestire problemi di instradamento precedentemente insolubili.
«Collaborando con IBM Quantum, il nostro obiettivo è quello di migliorare la nostra capacità di affrontare ottimizzazioni più complesse», afferma ExxonMobil's Swarup. «Per risolvere problemi più grandi e fare ancora di più la differenza».
Per ExxonMobil, le applicazioni del calcolo quantistico andranno ben oltre il coordinamento delle navi in mare. La quantistica potrebbe fornire nuove capacità di simulazione della chimica, portando a sviluppi nella sostenibilità e nell’efficienza energetica. La quantistica potrebbe sostenere le scoperte necessarie a sviluppare la cattura del carbonio su larga scala o aiutare a identificare nuovi catalizzatori e materiali attivi per la lavorazione a bassa energia.
ExxonMobil si affida a IBM per progettare e migliorare costantemente hardware e software quantistici. Inoltre, i ricercatori ExxonMobil collaborano con gli esperti IBM per sviluppare e testare nuove generazioni di algoritmi.
«Anche in questa fase iniziale, stiamo scoprendo che il calcolo quantistico ispira diversi modi di pensare che sono particolarmente adatti ai suoi poteri specifici. Sappiamo bene che ci sono enormi sfide globali che dovremo affrontare nel prossimo futuro. Quando il quantum computing diventerà assolutamente rivoluzionario, saremo pronti».
Scopri di più su come ExxonMobil e IBM stanno esplorando algoritmi quantistici per risolvere la formulazione del routing.
Il team quantistico di ExxonMobil è composto da matematici applicati, esperti di ottimizzazione, chimici computazionali e altri scienziati in grado di effettuare la ricerca fondamentale necessaria per i nuovi algoritmi ma che hanno una visione chiara di ciò che conta nel settore energetico. Questa prospettiva è stata un vantaggio non solo per la ricerca di ExxonMobil, ma per l’intera comunità di IBM Quantum Network . In breve tempo, hanno iniziato a impegnarsi e a collaborare con l'intera rete, e spesso a porre domande pertinenti ad altri membri della comunità.
Come ExxonMobil, la maggior parte dei membri di IBM Quantum Network sta affrontando sfide del mondo reale che cerca di risolvere da anni. Ora sta anticipando i tempi: sta sviluppando strumenti quantistici che saranno pronti all'azione non appena la crescente suite di hardware di calcolo quantistico di IBM Quantum raggiungerà le dimensioni e la capacità richieste, definite nella loro roadmap di sviluppo.
ExxonMobil, uno dei maggiori fornitori di energia e produttori di sostanze chimiche quotati in borsa al mondo, sviluppa e applica tecnologie di nuova generazione per contribuire a soddisfare in modo sicuro e responsabile il crescente fabbisogno mondiale di energia e di prodotti chimici di alta qualità.
Informazioni su IBM Quantum Network
IBM Quantum Network è una comunità di aziende Fortune 500, istituzioni accademiche, startup e laboratori di ricerca nazionali che collaborano con IBM per far progredire il quantum computing.
Siete pronti?
Nei prossimi 10 anni, il quantum computing trasformerà il business e la società. Le organizzazioni che non agiscono ora verranno lasciate indietro.
© Copyright IBM Corporation 2020. IBM Corporation, IBM Cloud, New Orchard Road, Armonk, NY 10504
Prodotto negli Stati Uniti d'America, marzo 2020.
IBM, il logo IBM, ibm.com, IBM Cloud e IBM Food Trust sono marchi di International Business Machines Corp., registrati in diverse giurisdizioni del mondo. Altri nomi di prodotti e servizi potrebbero essere marchi di IBM o di altre società. Un elenco aggiornato dei marchi IBM è disponibile sul web in "Copyright and trademark information" all'indirizzo https://www.ibm.com/it-it/legal/copyright-trademark.
Le informazioni contenute nel presente documento sono aggiornate alla data della prima pubblicazione e possono essere modificate da IBM senza preavviso. Non tutte le offerte sono disponibili in ogni Paese in cui opera IBM.
Gli esempi citati relativi a dati di prestazione e clienti sono presentati unicamente a scopo illustrativo. Gli attuali risultati in termini di performance possono variare a seconda delle specifiche configurazioni e delle condizioni operative. LE INFORMAZIONI RIPORTATE NEL PRESENTE DOCUMENTO SONO DA CONSIDERARSI “NELLO STATO IN CUI SI TROVANO”, SENZA GARANZIE, ESPLICITE O IMPLICITE, IVI INCLUSE GARANZIE DI COMMERCIABILITÀ, DI IDONEITÀ A UN PARTICOLARE SCOPO E GARANZIE O CONDIZIONI DI NON VIOLAZIONE. I prodotti IBM sono coperti da garanzia in accordo con termini e condizioni dei contratti sulla base dei quali vengono forniti.