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Neste artigo de convidado, aborda-se o complexo tema da computação quântica e um exemplo de aplicação na logística. Rainer A. Stawarz, fundador e CEO da K&S Informatik, especializada em soluções aduaneiras, de Zurique, tenta, com palavras simples, exemplificar a atribuição de contentores a espaços de estacionamento nos terminais portuários, mostrando o que é possível com um algoritmo quântico adequado.
Por: Rainer A. Stawarz
(Zurique) Neste artigo, discute-se um problema que pode ocorrer em portos de contentores: a atribuição eficiente de espaços de armazenamento para contentores que chegam. Não é apenas importante encontrar um espaço livre, mas também considerar a carga dos contentores circundantes. Isto é especialmente relevante para evitar acidentes, como a grave explosão no porto de Tianjin em 2015.
O problema em resumo
Imaginemos que um grande navio porta-contentores, como o “Sovereign Maersk”, chega a um porto, neste caso, Xangai, e precisa descarregar 7.500 contentores. O sistema portuário tem agora a tarefa de encontrar e reservar um espaço de armazenamento adequado para cada um desses contentores.
No maior porto de contentores do mundo, em Xangai, foram movimentados mais de 47 milhões de contentores padrão (TEU) em 2023. Isso significa que diariamente milhares de contentores precisam ser armazenados e descarregados novamente. Um sistema eficiente para a gestão dos espaços de armazenamento é, portanto, imprescindível.
Desafios do método clássico
Nos métodos convencionais, cada espaço de estacionamento possível é verificado individualmente. Mesmo que cada verificação dure apenas uma fração de segundo, o tempo de cálculo pode somar-se a várias horas quando se trata de milhares de espaços e contentores. Na prática, existem otimizações, como agrupar contentores semelhantes ou excluir determinadas áreas da busca. No entanto, podem ocorrer gargalos – especialmente quando as regulamentações legais para mercadorias perigosas, proteção contra incêndios ou distâncias de segurança são ainda mais rigorosas. Nesses casos, o tempo de cálculo rapidamente se torna um fator crítico.
A abordagem quântica como solução
Aqui, a informática quântica poderia oferecer uma solução. Em 1996, o matemático indiano Lov Grover desenvolveu um algoritmo quântico que acelera significativamente a busca em bases de dados. Em vez de pesquisar todos os espaços de estacionamento individualmente, um computador quântico pode realizar a busca com este algoritmo em muito menos passos. No nosso exemplo com 40.000 espaços de estacionamento possíveis, o algoritmo quântico precisaria de apenas cerca de 200 passos de cálculo para isso. Isso poderia reduzir o tempo total de cálculo de várias horas para poucos minutos ou até segundos – e sem comprometer a precisão.
Desafios práticos e perspetivas
No entanto, um desafio permanece: a avaliação dos espaços de estacionamento baseia-se em vários critérios que podem ser resumidos num chamado “vetor de adequação”. Um computador quântico, no entanto, trabalha com qubits, que não podem lidar diretamente com tais estruturas de dados complexas. Portanto, o algoritmo teria de ser ajustado para processar os critérios de avaliação individualmente. Embora isso possa desacelerar um pouco o cálculo, o método ainda seria significativamente mais rápido do que os sistemas convencionais.
A Microsoft está próxima com o projeto «Majoran 1»
Em resumo, este artigo mostra como os computadores quânticos poderiam revolucionar a logística em portos de contentores – desde que os conceitos teóricos possam ser implementados na prática. Desenvolvimentos atuais, como o projeto “Majoran 1” da Microsoft, dão esperança de que tais algoritmos quânticos possam em breve tornar-se realidade.
Rainer A. Stawarz é fundador e CEO da K&S Informatik.
Estudou instalações de energia nuclear e informática teórica.
Imagem de título: © Loginfo24
