量子计算与人工智能相结合 康奈尔大学全新混合解决方案助力打造更智能电网

10月1日消息（余予）在停电期间摸索手电筒的行为可能很快成为过去，因为量子计算和人工智能将能够学习破译电网的问题并以人类可能注意不到的速度解决系统故障。

根据康奈尔大学即将发表在《应用能源》（Applied Energy）（12月1 日）上的一项研究，与电压变化或大面积停电等巨大问题相比，融合人工智能的快速计算能够快速诊断故障并在几秒钟内找到解决方案。

“能源系统故障是一个老问题，我们仍在使用经典计算方法来解决这些问题，”工程学院能源系统工程终身讲席教授（Roxanne E. and Michael J. Zak Professor）Fengqi You（尤峰崎）表示，“今天的电力系统能够从人工智能和量子计算的计算能力中受益，因此电力系统可以稳定可靠。”

根据美国联邦能源信息署 (USEIA) 的数据显示，2020 年美国公用事业发电量约为4万亿千瓦时。这些电力通过区域电网传输，但传输中由于风暴、树木倒塌、古老的输电线路等事故，会发生断电情况。

例如，据USEIA数据统计，2016 年，美国客户平均经历了达四个多小时的电力中断，而在2017 年，这一平均水平升到近8小时，2018 年，消费者经历了大约 6 小时的能源中断。

针对这一问题，科学家们首次提出一种全新的混合解决方案，通过创建基于量子计算的“智能系统”方法来构建故障诊断框架，从而准确地发现电力系统中的问题。

论文中，研究人员展示了在大规模 IEEE 测试电力系统中这一方法的功效及其可扩展性。研究过程中他们发现，基于量子计算的 学习方法可以被有效地扩展，在不影响性能的情况下，对大型电力系统中进行快速诊断。

Fengqi You和 Ajagekar 相信量子计算和人工智能能够挽救大部分系统故障。“尽管将量子计算与智能相结合这一方法还不是一项成熟的技术，但现在将解决实际的问题，”Ajagekar表示，“并且，它的效果很好。

“我们承受不起电网崩溃的后果。” Ajagekar表示，“这就是为什么快速故障诊断在电力系统中非常重要。今天的系统有传感器，即使它们现在也不够好。我们需要效率。等待几分钟、几小时或几天是非常昂贵的。”

随着社会朝着更加绿色环保的未来迈进，无处不在的电力将变得更加重要。 “电力系统是我们现代社会的支柱，”康奈尔阿特金森可持续发展中心教员Fengqi You 表示，“量子技术和人工智能的结合可能会改变我们的日常生活。”

这项研究使用了橡树岭领导计算设施的资源，该设施是美国能源部的一部分。2020 年12 月，在申请美国专利后，You和Ajagekar 发表了一篇关于基于量子计算的 学习在工业制造中的故障检测和诊断的论文。

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