生成式AI將為電動(dòng)車發(fā)展帶來(lái)革新，量子運(yùn)算可謂是重要助力，共同推動(dòng)電動(dòng)車的各種創(chuàng)新。本文討論量子運(yùn)算如何完善先進(jìn)車輛駕駛輔助系統(tǒng)，以及與這項(xiàng)顛覆性技術(shù)相關(guān)的資安風(fēng)險(xiǎn)。
生成式AI蓬勃發(fā)展，開啟全球AI智慧新時(shí)代，車用AI正迅速蔓延到整個(gè)汽車，如同資策會(huì)MIC日前指出，生成式AI將為電動(dòng)車發(fā)展帶來(lái)革新。互為表裡的量子運(yùn)算是重要助力，共同推動(dòng)電動(dòng)車的各種創(chuàng)新。然而，量子運(yùn)算的資安風(fēng)險(xiǎn)將間接導(dǎo)致車輛運(yùn)行的安全，本文討論量子運(yùn)算如何進(jìn)一步完善先進(jìn)車輛駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistance Systems；ADAS），以及與這項(xiàng)顛覆性技術(shù)相關(guān)的資安風(fēng)險(xiǎn)。
隨著量子技術(shù)在汽車電池、軟體定義車輛（Software Defined Vehicle；SDV）設(shè)計(jì)和車輛連接系統(tǒng)優(yōu)化方面取得成功，汽車製造商，特別是特斯拉（Tesla），正越來(lái)越多地將其應(yīng)用轉(zhuǎn)向先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）。他們期望利用量子人工智慧的優(yōu)勢(shì)，並將其整合到特斯拉未來(lái)的全自動(dòng)輔助駕駛（Full-Self Driving；FSD）功能中。
ADAS簡(jiǎn)介
先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）是提高駕駛?cè)税踩詠K改善駕駛體驗(yàn)的電子系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使用感測(cè)器、攝影機(jī)、雷達(dá)和光達(dá)等各種技術(shù)來(lái)提供即時(shí)資訊和駕駛輔助，它們具有自適應(yīng)巡航控制（Adaptive cruise control；ACC）等功能，可主動(dòng)調(diào)整車輛之間的距離、車道偏離警告和車道維持輔助。它們還具有保護(hù)其他車輛或行人的功能，例如前方碰撞警告、盲點(diǎn)偵測(cè)、行人偵測(cè)和停車輔助。
實(shí)現(xiàn)所有這些功能皆仰仗兩個(gè)關(guān)鍵組件：感測(cè)器（sensors）和人工智慧（AI）。搭載ADAS技術(shù)的車輛需要大量感測(cè)器來(lái)提供車輛內(nèi)部、周圍環(huán)境等各方面完整且全面的數(shù)據(jù)。隨後，再透過(guò)車載或基於雲(yún)端的AI來(lái)做出判斷、促進(jìn)智慧決策，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛或無(wú)人駕駛功能。
| 圖一 : 搭載ADAS技術(shù)的車輛需要大量感測(cè)器來(lái)提供車輛內(nèi)部、周圍環(huán)境等各方面完整且全面的數(shù)據(jù)。（source：VicOne） |
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量子運(yùn)算如何增強(qiáng)ADAS
與傳統(tǒng)的車輛感測(cè)器相比，量子感測(cè)器利用量子糾纏、量子疊加等量子力學(xué)特性，為自動(dòng)駕駛車輛開創(chuàng)了更多可能性。儘管這些最先進(jìn)的感測(cè)器仍處?kù)对缙陂_發(fā)階段，但它們有潛力透過(guò)以下功能使ADAS更加強(qiáng)大和可靠：
? 感知能力增強(qiáng)：將量子感測(cè)器整合到ADAS中可以增強(qiáng)車輛的感知能力。量子感測(cè)器的高靈敏度和高精度可以檢測(cè)周圍環(huán)境的細(xì)微變化，例如識(shí)別道路上的障礙物以及其他車輛或行人的位置和移動(dòng)，使得系統(tǒng)能夠更早警覺到潛在風(fēng)險(xiǎn)。
? 精準(zhǔn)定位、導(dǎo)航：利用量子感測(cè)器的高精度測(cè)量能力，可以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的定位及導(dǎo)航功能。這些功能可以改善ADAS的車輛定位、道路地圖更新和自動(dòng)駕駛路徑規(guī)劃，使車輛能夠更準(zhǔn)確地行駛，並更好地應(yīng)對(duì)複雜的交通狀況。
? 減少誤報(bào)和誤判：量子感測(cè)器的高靈敏度和低雜訊特性，有助於減少ADAS中的誤報(bào)和誤判。透過(guò)使用量子感測(cè)器提供的精確數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以更好地區(qū)分真正危險(xiǎn)的情況與其他無(wú)害的環(huán)境變化，從而提高系統(tǒng)的可靠性和性能。
? 增強(qiáng)自學(xué)習(xí)與優(yōu)化：將量子感測(cè)器與ADAS的智慧學(xué)習(xí)和最佳化功能結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)更高水準(zhǔn)的自學(xué)習(xí)和最佳化。系統(tǒng)可以根據(jù)從量子感測(cè)器獲得的數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)其行為和決策，從而不斷提高其性能和適應(yīng)性。
ADAS需要強(qiáng)大的運(yùn)算能力來(lái)實(shí)現(xiàn)AI功能，例如NVIDIA的Orin X運(yùn)算晶片提供的運(yùn)算能力，可提供每晶片每秒254兆次操作（TOPS）的運(yùn)算能力。Tesla Model 3 Highland版本提供了更高的運(yùn)算能力，達(dá)到720 TOPS。除了透過(guò)增強(qiáng)CPU和GPU來(lái)提升效能並提供更多運(yùn)算能力之外，NPU（Neural Processing Unit；神經(jīng)處理單元或AI加速器）最近也開始蓬勃發(fā)展。此外，QPU（Quantum Processing Unit；量子處理單元）被認(rèn)為是未來(lái)之星，有望為車內(nèi)使用提供更高的運(yùn)算能力。
除了在車輛內(nèi)提供高運(yùn)算能力之外，量子電腦還可以在雲(yún)端提供更大、更好、更穩(wěn)定的運(yùn)算能力。IBM去年在歐洲推出了第一個(gè)量子資料中心，這並不奇怪。
| 圖二 : 除了在車輛內(nèi)提供高運(yùn)算能力之外，量子電腦還可以在雲(yún)端提供更大、更好、更穩(wěn)定的運(yùn)算能力。 |
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安全保障風(fēng)險(xiǎn) 安全和安全風(fēng)險(xiǎn)
隨著量子運(yùn)算技術(shù)及其孿生兄弟—人工智慧（AI）—廣泛應(yīng)用在自駕車，人們開始擔(dān)心量子運(yùn)算的中斷或?qū)α孔与娔X操作的干擾，可能會(huì)導(dǎo)致安全或安保問題，更不用說(shuō)對(duì)人類生命造成風(fēng)險(xiǎn)了。
主要風(fēng)險(xiǎn)是量子去相干（quantum decoherence）：在量子電腦中提供高運(yùn)算能力的核心可能會(huì)被破壞。
以下是一些可以破壞它的方法：
? 由於環(huán)境交互作用而導(dǎo)致的去相干：與環(huán)境的相互作用，例如熱波動(dòng)、電磁場(chǎng)或其他形式的噪音，可能會(huì)導(dǎo)致去相干。當(dāng)量子系統(tǒng)與周圍環(huán)境糾纏在一起，導(dǎo)致相干性喪失時(shí)，通常會(huì)發(fā)生這種情況。
? 散射和碰撞過(guò)程：與其他粒子的相互作用，例如散射事件或碰撞，可能會(huì)導(dǎo)致相移或量子態(tài)的改變，從而導(dǎo)致去相干。
? 控制和測(cè)量不完善：控製或測(cè)量量子系統(tǒng)的不準(zhǔn)確性，可能會(huì)引入錯(cuò)誤並破壞相干性。這些包括門操作中的錯(cuò)誤、不完美的測(cè)量或?qū)嶒?yàn)設(shè)備的限制。
? 透過(guò)耗散去相干：能量耗散過(guò)程，例如與熱儲(chǔ)層的耦合，可能會(huì)導(dǎo)致去相干。這會(huì)導(dǎo)致量子資訊丟失到環(huán)境中，從而很難隨著時(shí)間的推移保持相干性。
? 環(huán)境波動(dòng)：環(huán)境特性的波動(dòng)（例如溫度、壓力或電磁場(chǎng)）可能會(huì)擾亂量子系統(tǒng)並導(dǎo)致去相干。
? 外部來(lái)源導(dǎo)致的量子干擾：外部干擾源，例如雜散電磁場(chǎng)或背景輻射，可能會(huì)干擾量子系統(tǒng)的相干演化。
? 幾何相位和拓樸效應(yīng)：雖然幾何相位和拓?fù)湫?yīng)可以導(dǎo)致對(duì)某些類型的去相干機(jī)制的穩(wěn)健性，但特定的幾何相位也可能容易受到某些擾動(dòng)的影響。
? 糾纏喪失：與其他系統(tǒng)的糾纏可以保護(hù)量子系統(tǒng)免於去相干。然而，由於與環(huán)境的相互作用而導(dǎo)致的糾纏損失或退化，可能會(huì)導(dǎo)致量子系統(tǒng)中相干性的破壞。
了解並降低這些干擾對(duì)於量子技術(shù)的開發(fā)和實(shí)際實(shí)施至關(guān)重要，尤其是在ADAS中。
結(jié)論
量子技術(shù)提供的巨大運(yùn)算能力和精確的環(huán)境監(jiān)測(cè)為ADAS操作提供了必要的資源。因此，將量子技術(shù)整合到ADAS應(yīng)用中不僅有望成為主流，還將為汽車產(chǎn)業(yè)帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)影響。
根據(jù)麥肯錫的報(bào)告，至2030年，這項(xiàng)顛覆性技術(shù)預(yù)計(jì)將為汽車產(chǎn)業(yè)帶來(lái)20億美元至30億美元的收入。在汽車產(chǎn)業(yè)積極擁抱量子技術(shù)的同時(shí)，必須對(duì)於與量子技術(shù)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)保持警覺，並且實(shí)施緩解策略，以確保車輛的安全性。
（本文作者張?jiān)Ｃ簦╖iv Chang）為VicOne汽車網(wǎng)路威脅研究副總裁）
**刊頭圖（source：VicOne）
