NASA与微软量子部门达成合作，解决深空调度问题

光子盒研究院出品

美国宇航局(NASA)的喷气推进实验室(JPL)正在与微软的Azure Quantum团队合作，探索如何更有效地与航天器通信。与NASA在火星上执行诸如“毅力号”(Perseverance)等任务所克服的一些障碍相比，与这些航天器保持联系似乎并不困难。然而，向NASA在旅途中执行的每项任务发送指令是其自身的后勤挑战。

NASA通过深空网络(DSN)与其航天器保持持续联系，即使地球在旋转的情况下，这是一系列位于美国、西班牙和澳大利亚的无线电天线。

NASA指出，调度该系统的使用涉及很多限制。例如，并非网络中的每个天线都同样能够与位于太阳系边缘的航天器通信。更重要的是，詹姆斯韦伯太空望远镜和毅力号漫游者等任务增加了系统的负载，因为它们需要传输回地球的高保真数据量。因此，NASA必须投入大量计算资源来优先处理和安排其团队每周提出的数百个通信请求。

这就是微软认为它可以提供帮助的地方。微软的量子团队表示，他们开发了一种在Azure Quantum云服务上运行的优化求解器，用于来解决深空的紧迫调度问题。这是微软“量子启发优化解决方案”的一部分。

微软在空间任务通信优化方面的工作是在有限的功能集上完成的。一开始，Azure Quantum团队测量了两个小时或更长时间的运行时间以制定DSN时间表。然后通过应用受量子启发的优化算法，时间缩短至16分钟。一些定制，例如为底层CPU定制的代码，将生成计划的时间减少到大约两分钟。未来的目标是纳入更广泛的要求。

微软表示，能够在几分钟内而不是几小时内制定计划，这将赋予NASA更好的灵活性。微软表示，在该系统具备JPL所需的所有功能之前，还需要做进一步的工作，但它有朝一日可以帮助团队准备启动更复杂的任务，包括前往月球和太阳系以外的旅程。

微软Azure Quantum的高级软件工程师Anita Ramanan表示，深空网络项目被证明是Azure Quantum的一个良好试验场。她说，这是云服务如何解决大规模问题的一个很好的例子。

参考链接：

[1]https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2022/01/27/nasas-jpl-uses-microsofts-azure-quantum-to-manage-communication-with-space-missions/

[2]https://www.engadget.com/nasa-microsoft-azure-quantum-scheduling-170047726.html

[3]https://venturebeat.com/2022/01/27/azure-quantum-tackles-deep-space-job-scheduling/

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