Ferag realiseert omnichannel distributiecentrum voor fnac in Lissabon
18-02-2025 om 17:53
Logistiekmarktonderzoek Zwitserland 1/25 van GS1 is online
04-03-2025 om 18:26
In dit gastartikel gaat het om het complexe onderwerp quantumcomputing en een toepassingsvoorbeeld uit de logistiek. Rainer A. Stawarz, oprichter en CEO van K&S Informatik, gespecialiseerd in douanelösingen uit Zürich, probeert met eenvoudige woorden aan de hand van de toewijzing van containers aan opslagplaatsen in de haventerminals aan te tonen wat met een geschikte quantumalgoritme mogelijk is.
Van: Rainer A. Stawarz
(Zürich) In dit artikel gaat het om een probleem dat in containerhavens kan optreden: de efficiënte toewijzing van opslagplaatsen voor aankomende containers. Het is daarbij niet alleen belangrijk om een vrije plek te vinden, maar ook om rekening te houden met de lading van de omliggende containers. Dit is vooral relevant om ongevallen zoals de zware explosie in de haven van Tianjin in 2015 te voorkomen.
Het probleem in het overzicht
Stel je voor dat een groot containerschip, zoals de „Sovereign Maersk“, in een haven aankomt, hier als voorbeeld Shanghai, en 7.500 containers moet lossen. Het havensysteem heeft nu de taak om voor elk van deze containers een geschikte opslagplaats te vinden en deze te reserveren.
In de grootste containerhaven ter wereld in Shanghai werden in 2023 meer dan 47 miljoen standaardcontainers (TEU) verwerkt. Dit betekent dat dagelijks duizenden containers opnieuw moeten worden opgeslagen en gelost. Een efficiënt systeem voor het beheer van de opslagplaatsen is daarom essentieel.
Uitdagingen van de klassieke methode
Bij traditionele methoden wordt elke mogelijke opslagplaats afzonderlijk gecontroleerd. Ook al duurt elke controle maar een klein fractie van een seconde, kan de rekentijd bij duizenden opslagplaatsen en containers oplopen tot meerdere uren. In de praktijk zijn er wel optimalisaties, zoals het groeperen van vergelijkbare containers of het uitsluiten van bepaalde gebieden van de zoektocht. Desondanks kunnen er knelpunten ontstaan – vooral wanneer wettelijke voorschriften voor gevaarlijke goederen, brandveiligheid of veiligheidsafstanden verder worden aangescherpt. In dergelijke gevallen wordt de rekentijd snel een kritische factor.
De quantumbenadering als oplossing
Hier zou de quantuminformatica een oplossing kunnen bieden. In 1996 ontwikkelde de Indiase wiskundige Lov Grover een quantumalgoritme dat een databasesearch aanzienlijk versnelt. In plaats van alle opslagplaatsen afzonderlijk te doorzoeken, kan een quantumcomputer met dit algoritme de zoektocht in veel minder stappen uitvoeren. In ons voorbeeld met 40.000 mogelijke opslagplaatsen zou het quantumalgoritme hiervoor slechts ongeveer 200 rekenstappen nodig hebben. Dit zou de totale rekentijd van meerdere uren kunnen verkorten tot enkele minuten of zelfs seconden – en dat zonder concessies te doen aan de nauwkeurigheid.
Praktische uitdagingen en vooruitzicht
Een uitdaging blijft echter: de beoordeling van de opslagplaatsen is gebaseerd op verschillende criteria, die in een zogenaamde „geschiktheidsvector“ kunnen worden samengevoegd. Een quantumcomputer werkt echter met qubits, die niet direct met dergelijke complexe datastructuren kunnen omgaan. Daarom zou het algoritme zo moeten worden aangepast dat het de afzonderlijke beoordelingscriteria apart verwerkt. Dit zou de berekening misschien iets vertragen, maar de methode zou nog steeds aanzienlijk sneller zijn dan traditionele systemen.
Microsoft is met het project «Majoran 1» dichtbij
Samenvattend laat dit artikel zien hoe quantumcomputers de logistiek in containerhavens zouden kunnen revolutioneren – mits de theoretische concepten in de praktijk kunnen worden toegepast. Huidige ontwikkelingen, zoals het project „Majoran 1“ van Microsoft, geven hoop dat dergelijke quantumalgoritmen binnenkort werkelijkheid kunnen worden.
Rainer A. Stawarz is oprichter en CEO van K&S Informatik.
Hij studeerde kernenergetische installaties en theoretische informatica.
Titelafbeelding: © Loginfo24
