پژوهشنامه علوم دفاعی

پژوهشنامه علوم دفاعی

مدل‌سازی و حل مسئله زمان‌بندی مأموریت‌های چندپهپادی با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی تقریبی کوانتومی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
حسین داوودی یگانه
استادیار فیزیک، گروه فیزیک، دانشگاه علوم وفنون هوایی شهید ستاری، تهران، ایران.
چکیده
این مقاله به بررسی مسئله زمان‌بندی مأموریت‌های چندپهپادی با اهداف چندگانه و محدودیت‌های انرژی و زمان پرواز می‌پردازد. برای مدل‌سازی این مسئله پیچیده، آن را به‌صورت یک مسئله بهینه‌سازی بازنویسی می‌شود تا امکان استفاده از رویکردهای کلاسیک و کوانتومی فراهم شود. نتایج نشان می‌دهد که در مقیاس‌های کوچک، روش کلاسیک عملکرد خوبی دارند، اما با افزایش تعداد متغیرها، پیچیدگی زمانی آن‌ها به‌صورت نمایی رشد کرده و کارایی کاهش می‌یابد. در بخش کوانتومی، الگوریتم بهینه‌سازی تقریبی کوانتومی  به‌کار گرفته شده است. این الگوریتم با نگاشت کامل هامیلتونی مسئله به مدارهای کوانتومی و استفاده از پارامترهای قابل تنظیم، امکان جستجوی فضای جواب را فراهم می‌کند. هرچند اجرای این الگوریتم روی شبیه‌ساز نیازمند زمان بیشتر و تنظیم دقیق پارامترهاست، اما نتایج اولیه نشان می‌دهد که این رویکرد توانایی دارد در مسائل بزرگ‌تر و پیچیده‌تر، ساختار فضای جستجو را بهتر کاوش کرده و جواب‌هایی با کیفیت بالاتر ارائه دهد. به‌طور کلی، روش‌های کلاسیک برای مسائل کوچک و متوسط سریع‌تر و دقیق‌تر هستند، در حالی‌که رویکردهای کوانتومی چشم‌انداز نوینی برای حل مسائل بزرگ و دارای قاین مقاله به بررسی مسئله زمان‌بندی مأموریت‌های چندپهپادی با اهداف چندگانه و محدودیت‌های انرژی و زمان پرواز می‌پردازد. برای مدل‌سازی این مسئله پیچیده، آن را به‌صورت یک مسئله بهینه‌سازی بازنویسی می‌شود تا امکان استفاده از رویکردهای کلاسیک و کوانتومی فراهم شود. نتایج نشان می‌دهد که در مقیاس‌های کوچک، روش کلاسیک عملکرد خوبی دارند، اما با افزایش تعداد متغیرها، پیچیدگی زمانی آن‌ها به‌صورت نمایی رشد کرده و کارایی کاهش می‌یابد. در بخش کوانتومی، الگوریتم بهینه‌سازی تقریبی کوانتومی  به‌کار گرفته شده است. این الگوریتم با نگاشت کامل هامیلتونی مسئله به مدارهای کوانتومی و استفاده از پارامترهای قابل تنظیم، امکان جستجوی فضای جواب را فراهم می‌کند. هرچند اجرای این الگوریتم روی شبیه‌ساز نیازمند زمان بیشتر و تنظیم دقیق پارامترهاست، اما نتایج اولیه نشان می‌دهد که این رویکرد توانایی دارد در مسائل بزرگ‌تر و پیچیده‌تر، ساختار فضای جستجو را بهتر کاوش کرده و جواب‌هایی با کیفیت بالاتر ارائه دهد. به‌طور کلی، روش‌های کلاسیک برای مسائل کوچک و متوسط سریع‌تر و دقیق‌تر هستند، در حالی‌که رویکردهای کوانتومی چشم‌انداز نوینی برای حل مسائل بزرگ و دارای قیدهای پیچیده فراهم می‌کنند. ترکیب این دو رویکرد می‌تواند چارچوبی قدرتمند برای پیشبرد کاربردهای عملی در حوزه زمان‌بندی مأموریت‌های چندپهپادی و دیگر سیستم‌های چندعاملی باشد. یدهای پیچیده فراهم می‌کنند. ترکیب این دو رویکرد می‌تواند چارچوبی قدرتمند برای پیشبرد کاربردهای عملی در حوزه زمان‌بندی مأموریت‌های چندپهپادی و دیگر سیستم‌های چندعاملی باشد.
کلیدواژه‌ها
محاسبات کوانتومی
الگوریتم بهینه‌سازی تقریبی کوانتومی
پهپاد
بهینه‌سازی