Por: Anita Ramanan, ingeniera senior de Azure Quantum Software.
A medida que la NASA lanza misiones al espacio más frecuentes y complejas, la gestión de las comunicaciones con el creciente número de naves espaciales se vuelve cada vez más desafiante. El Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory, JPL) de la NASA recurrió a Azure Quantum para explorar formas de comunicarse de manera más eficiente con las naves espaciales que exploran nuestro sistema solar y más allá.
JPL se comunica con las misiones espaciales a través de Deep Space Network (DSN), una red global de grandes antenas de radio ubicadas en California, España y Australia que permite una comunicación constante con las naves espaciales a medida que la Tierra gira.
Las solicitudes de programación para usar las antenas DSN de las misiones espaciales vienen con una gran cantidad de restricciones y requieren recursos informáticos intensivos. Todas las misiones requieren acceso para comunicación clave, lo que genera varios cientos de solicitudes semanales cuando cada nave espacial es visible para la antena. Las misiones espaciales recientes, como Mars 2020 Perseverance Rover y el Telescopio Espacial James Webb, también requieren operaciones de datos de mayor fidelidad que aumentan de manera significativa la carga en el DSN.
Tomar un enfoque inspirado en Quantum para la optimización de la programación
Para problemas multivariantes de alta complejidad como este, los algoritmos de optimización inspirados en la cuántica que toman aprendizajes y avances de nuestra investigación clave en tecnología cuántica y los implementan en algoritmos clásicos brindan una ventaja clave sobre los algoritmos de optimización tradicionales. El equipo de Azure Quantum desarrolló una solución para una versión del problema de programación de JPL con un conjunto de funciones limitado con el objetivo final de incorporar un conjunto más amplio de requisitos. Esto tiene por objeto reducir la necesidad de largas negociaciones y acelerar el proceso general.
Al comienzo del proyecto, el equipo de Microsoft registró tiempos de ejecución de dos horas o más para producir un cronograma. Al aplicar algoritmos de optimización de inspiración cuántica, el equipo de Microsoft usó Azure Quantum para reducir el tiempo necesario a 16 minutos y una solución personalizada lo redujo a unos dos minutos. Los cronogramas que se producen en minutos en lugar de horas no solo permiten que JPL cree muchos cronogramas candidatos, sino que también permiten que la organización sea más ágil a medida que aumentan las misiones y las demandas.
Si bien este problema de programación de la red del espacio profundo del JPL y la NASA puede parecer fuera de este mundo para la mayoría, la programación es un desafío común en todas las industrias. Este es un problema de programación de taller de trabajo, en el que los trabajos se asignan a los recursos de la manera más eficiente posible. Estos desafíos se encuentran por lo general en las cadenas de suministro de fabricación, atención médica, transporte y logística. Obtengan más información sobre cómo resolver este tipo de problemas en nuestro módulo de MS Learn, «Resolver un problema de optimización de la programación de un taller mediante el uso de Azure Quantum».
Conozcan más
Descubran cómo pueden aprovechar las potentes capacidades de optimización inspiradas en cuántica con Azure Quantum, el primer ecosistema de nube pública de pila completa del mundo para soluciones cuánticas. Obtengan más información sobre cómo el equipo de Azure Quantum trabaja con clientes y socios para resolver algunos de los desafíos informáticos más complejos del mundo.
