Κβαντικοί υπολογιστές, συνδυαστική βελτιστοποίηση και ευφυΐα αποφάσεων: Γιατί το μέλλον της στρατηγικής εταιρικής διαχείρισης γίνεται μαθηματικό

Εισαγωγή

Η κβαντική πληροφορική θεωρείται μια από τις πιο δυνητικά ανατρεπτικές τεχνολογίες του 21ου αιώνα. Κυβερνήσεις, τεχνολογικές εταιρείες, ερευνητικά ιδρύματα και κεφαλαιαγορές σε όλο τον κόσμο επενδύουν δισεκατομμύρια στην ανάπτυξη αρχιτεκτονικών κβαντομηχανικών υπολογιστών, επειδή η τεχνολογία προσφέρει τη δυνατότητα επεξεργασίας ορισμένων κατηγοριών προβλημάτων θεμελιωδώς πιο αποτελεσματικά από ό,τι με τα συμβατικά υπολογιστικά συστήματα.

Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι ιδιαίτερα σημαντικοί όπου εμφανίζεται εκθετική πολυπλοκότητα:

• συνδυαστική βελτιστοποίηση,
• Βελτιστοποίηση χαρτοφυλακίου,
• Μοριακή προσομοίωση,
• Επιστήμη των υλικών,
• Κρυπτογραφία,
• Έλεγχος της κυκλοφορίας,
• Ενεργειακά δίκτυα,
• Ανάλυση κινδύνου,
• στρατηγική κατανομή κεφαλαίου.

Είναι ακριβώς αυτές οι κατηγορίες προβλημάτων που βρίσκονται όλο και περισσότερο στο επίκεντρο της σύγχρονης εταιρικής διοίκησης.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η πραγματική πρόκληση που αντιμετωπίζουν σήμερα οι μεγάλοι οργανισμοί δεν είναι πλέον πρωτίστως η πρόσβαση στα δεδομένα. Οι εταιρείες έχουν ήδη στη διάθεσή τους τεράστιες ποσότητες πληροφοριών, συστήματα ERP, πίνακες οργάνων και υποδομές υποβολής εκθέσεων.

Το πραγματικό εμπόδιο βρίσκεται πλέον αλλού:

η ικανότητα μαθηματικής βελτιστοποίησης εξαιρετικά πολύπλοκων χώρων λήψης αποφάσεων.

Με κάθε πρόσθετη επένδυση, κάθε έργο, κάθε περιορισμό και κάθε εξάρτηση, ο αριθμός των πιθανών επιλογών απόφασης αυξάνεται εκθετικά. Ακόμα και τα χαρτοφυλάκια μεσαίου μεγέθους επιχειρήσεων δημιουργούν χώρους αναζήτησης που πρακτικά δεν είναι πλέον πλήρως διαχειρίσιμοι από τον άνθρωπο και τα κλασικά γραμμικά μοντέλα λήψης αποφάσεων.

Σε αυτό ακριβώς το σημείο συναντώνται τρεις τεχνολογικές εξελίξεις:

• Η κβαντική πληροφορική,
• συνδυαστική βελτιστοποίηση,
• Νοημοσύνη αποφάσεων.

Και ακριβώς σε αυτό το πεδίο σύγκρουσης αναδύονται συστήματα όπως το StratePlan.

Τι είναι στην πραγματικότητα η κβαντική πληροφορική

Οι κβαντικοί υπολογιστές διαφέρουν θεμελιωδώς από τα συμβατικά συστήματα υπολογιστών.

Οι κλασικοί υπολογιστές λειτουργούν με bits:

• 0 ή 1.

Οι κβαντικοί υπολογιστές, από την άλλη πλευρά, εργάζονται με τα λεγόμενα qubits.

Ένα qubit μπορεί να βρίσκεται σε διάφορες καταστάσεις ταυτόχρονα:

α∣0⟩ + β∣1⟩

Αυτή η αρχή είναι γνωστή ως υπέρθεση.

Ως αποτέλεσμα, ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί θεωρητικά να αναπαραστήσει πολλές καταστάσεις παράλληλα.

Με Ν qubits, ο αριθμός των πιθανών καταστάσεων αυξάνεται εκθετικά:

2^N

Αυτός ακριβώς είναι ο λόγος για τον οποίο οι κβαντικοί υπολογιστές θεωρούνται δυνητικά επαναστατικοί για πολύπλοκα προβλήματα βελτιστοποίησης.

Οι τρεις θεμελιώδεις αρχές του κβαντικού υπολογισμού

Υπέρθεση

Ένα qubit μπορεί να λάβει πολλές καταστάσεις ταυτόχρονα.

Ενώ ένα κλασικό bit μπορεί να είναι μόνο 0 ή 1, η υπέρθεση επιτρέπει επικαλύψεις πιθανοτήτων.

Αυτό δημιουργεί τη θεωρητική δυνατότητα παράλληλης αναπαράστασης πολλών μονοπατιών επίλυσης.

Εμπλοκή

Τα qubits μπορούν να συζευχθούν κβαντομηχανικά.

Εάν μια κατάσταση αλλάξει, αυτό επηρεάζει άμεσα άλλες συνυφασμένες καταστάσεις.

Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει εξαιρετικά πολύπλοκες δομές εξάρτησης σε κβαντομηχανικούς υπολογισμούς.

Παρεμβολή

Οι κβαντικοί αλγόριθμοι χρησιμοποιούν την παρεμβολή για να ενισχύσουν τις ευνοϊκές λύσεις και να εξουδετερώσουν τις δυσμενείς λύσεις.

Αυτό επιτρέπει σε ένα σύστημα να προσεγγίζει ορισμένες βέλτιστες καταστάσεις πιο αποτελεσματικά.

Γιατί η κβαντική υπολογιστική είναι συχνά παρεξηγημένη

Οι δημόσιες συζητήσεις δίνουν συχνά την εντύπωση ότι οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν απλώς να "λύσουν" εκθετικά προβλήματα.

Αυτό είναι τεχνικά εσφαλμένο.

Ακόμη και οι κβαντικοί υπολογιστές δεν ακυρώνουν αυτόματα τις θεμελιώδεις κατηγορίες μαθηματικής πολυπλοκότητας πολλών συνδυαστικών προβλημάτων.

Πολλά πραγματικά επιχειρηματικά προβλήματα παραμένουν:

• NP-δύσκολα,
• υψηλών διαστάσεων,
• πιθανοτικά,
• με βάση περιορισμούς.

Μόνο ο κβαντικός υπολογιστής γνωρίζει

• δεν γνωρίζει στρατηγικούς στόχους,
• καμία εταιρική λογική,
• κανέναν περιορισμό κεφαλαίου,
• καμία απαίτηση διακυβέρνησης,
• καμία απαίτηση ESG,
• δεν υπάρχουν δομές κινδύνου.

Γι' αυτό ακριβώς προκύπτει ένα κρίσιμο σημείο:

Το κβαντικό υλικό δεν αντικαθιστά τη λογική λήψης αποφάσεων.

Απλώς επιταχύνει ορισμένες υπολογιστικές διαδικασίες στο πλαίσιο μιας υφιστάμενης μαθηματικής αρχιτεκτονικής βελτιστοποίησης.

Γιατί αυτή η διαπίστωση είναι στρατηγικής σημασίας

"Οι κβαντικοί υπολογιστές δεν μπορούν να υπολογίσουν ανεξάρτητα τον εκθετικό χώρο. Θα επιταχύνουν πρωτίστως τις υπάρχουσες αρχιτεκτονικές βελτιστοποίησης"

Αυτή η δήλωση είναι εξαιρετικά σημαντική από μαθηματική άποψη.

Επειδή η πραγματική ευφυΐα δεν βρίσκεται στο υλικό.

Βρίσκεται στο:

• στη μοντελοποίηση,
• τη συνάρτηση-στόχο,
• τους περιορισμούς,
• τη διάρθρωση του χώρου αναζήτησης,
• τη λογική της απόφασης,
• η αρχιτεκτονική βελτιστοποίησης.

Αυτό σημαίνει ότι η πραγματική στρατηγική προστιθέμενη αξία δημιουργείται από τα συνδυαστικά μοντέλα αποφάσεων - όχι μόνο από το κβαντικό υλικό.

Η συνδυαστική βελτιστοποίηση ως το βασικό πρόβλημα της σύγχρονης εταιρικής διαχείρισης

Οι εταιρείες σήμερα λαμβάνουν αποφάσεις σε εκθετικούς χώρους.

Η μαθηματική πραγματικότητα είναι η εξής:

2^N

Κάθε πρόσθετη μεταβλητή διπλασιάζει τον αριθμό των πιθανών συνδυασμών.

Παραδείγματα:

• Επενδυτικές αποφάσεις,
• Χαρτοφυλάκια CAPEX,
• Προγράμματα υποδομής,
• Δίκτυα παραγωγής,
• Κατανομές ESG,
• Χαρτοφυλάκια ακινήτων,
• Στρατηγικές συγχωνεύσεων και εξαγορών.

Ακόμη και με μερικές δεκάδες έργα, προκύπτουν χώροι αποφάσεων που οι παραδοσιακές γραμμικές μέθοδοι δεν μπορούν πλέον να αποτυπώσουν πλήρως.

Το πραγματικό πρόβλημα με την παραδοσιακή εταιρική διαχείριση

Οι περισσότερες εταιρείες ιεραρχούν τα έργα μεμονωμένα:

• Το έργο Α έχει υψηλότερη απόδοση επένδυσης από το Β,
• Το έργο Β είναι λιγότερο επικίνδυνο από το Γ.

Αλλά μαθηματικά αυτό είναι συχνά ανεπαρκές.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο βέλτιστος συνολικός συνδυασμός δεν αντιστοιχεί απαραίτητα στα καλύτερα μεμονωμένα έργα.

Οι εξαρτήσεις αλλάζουν τη συνολική λογική:

• Τα έργα μπορούν να αλληλοενισχύονται,
• Οι κίνδυνοι μπορούν να συσσωρεύονται,
• Τα αποτελέσματα της ΕΑΥ μπορούν να αλληλεπιδράσουν,
• Οι πόροι μπορούν να δημιουργήσουν σημεία συμφόρησης,
• Τα χρονοδιαγράμματα μπορούν να αλλάξουν τα προφίλ απόδοσης.

Αυτό δημιουργεί ένα συνδυαστικό χώρο αποφάσεων.

Η εμφάνιση της νοημοσύνης αποφάσεων

Σε αυτό ακριβώς το σημείο αναδύεται μια νέα τεχνολογική κατηγορία: η Νοημοσύνη Αποφάσεων.

Η νοημοσύνη αποφάσεων περιγράφει συστήματα που συνδυάζουν μαθηματική βελτιστοποίηση, λογική αποφάσεων, τεχνητή νοημοσύνη, πιθανοτικά μοντέλα, συστήματα περιορισμού και υπολογιστές υψηλών επιδόσεων.

Στόχος δεν είναι η αποθήκευση δεδομένων, αλλά ο υπολογισμός βέλτιστων αποφάσεων.

Το StratePlan ως μαθηματικό επίπεδο λήψης αποφάσεων

Το StratePlan τοποθετείται ακριβώς σε αυτή τη διεπαφή.

Το σύστημα δεν λειτουργεί πρωτίστως ως ERP, λογισμικό αναφοράς, ταμπλό ή σύστημα διαχείρισης έργων.

Αντίθετα, λειτουργεί ως μαθηματική αρχιτεκτονική λήψης αποφάσεων πάνω στα υπάρχοντα συστήματα.

Το StratePlan συνδυάζει

• συνδυαστική βελτιστοποίηση,
• Βελτιστοποίηση περιορισμών,
• ευρετικές μεθόδους,
• Υβριδική τεχνητή νοημοσύνη,
• Παράλληλους υπολογισμούς,
• μαθηματικά μοντέλα αποφάσεων.

Ο ρόλος των περιορισμών

Η πραγματική βελτιστοποίηση δεν υπάρχει ποτέ σε ελεύθερο χώρο.

Οι εταιρείες λειτουργούν υπό:

• Περιορισμούς του προϋπολογισμού,
• Περιορισμούς ρευστότητας,
• κανονιστικές απαιτήσεις,
• Απαιτήσεις ESG,
• Σπανιότητα πόρων,
• Χρονικές εξαρτήσεις,
• γεωπολιτικές αβεβαιότητες.

Αυτοί οι περιορισμοί δημιουργούν την πραγματική πολυπλοκότητα.

Γιατί τα κλασικά συστήματα ERP δεν αρκούν

Τα γνωστά συστήματα ERP είναι κυρίως συστήματα καταγραφής, πλατφόρμες δεδομένων και συστήματα διαδικασιών.

Αποθηκεύουν πληροφορίες.

Ωστόσο, συνήθως δεν υπολογίζουν τον πλήρη συνδυαστικό χώρο αποφάσεων.

Αυτός ακριβώς είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχει αυξανόμενη ανάγκη για ένα πρόσθετο μαθηματικό επίπεδο λήψης αποφάσεων.

Υβριδική τεχνητή νοημοσύνη αντί για καθαρή μηχανική μάθηση

Ένα άλλο βασικό σημείο: η καθαρή μηχανική μάθηση δεν είναι επαρκής για τη συνδυαστική διαχείριση επιχειρήσεων.

Τα νευρωνικά δίκτυα είναι εξαιρετικά στην αναγνώριση προτύπων, στην πρόβλεψη, στην αναγνώριση γλώσσας και εικόνας.

Αλλά η συνδυαστική βελτιστοποίηση είναι ένα διαφορετικό πρόβλημα.

Δεν πρόκειται πρωτίστως για μοτίβα, αλλά για τη βελτιστοποίηση συνδυασμών υπό περιορισμούς.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αναδύονται υβριδικές αρχιτεκτονικές:

• AI,
• μαθηματική βελτιστοποίηση,
• πιθανοτικά μοντέλα,
• Λογική αποφάσεων.

Ο ρόλος των παράλληλων υπολογιστών

Καθώς ο χώρος των αποφάσεων αυξάνεται εκθετικά, ο παραλληλισμός καθίσταται απαραίτητος.

Τα σύγχρονα συστήματα χρησιμοποιούν:

• Αρχιτεκτονικές πολλαπλών πυρήνων,
• Συστήματα GPU,
• Συστάδες,
• κατανεμημένους επιλύτες,
• Υπολογιστές υψηλών επιδόσεων.

Ωστόσο, η αποφασιστική απόδοση δεν προέρχεται μόνο από την ακατέργαστη υπολογιστική ισχύ, αλλά από την έξυπνη μείωση του χώρου αναζήτησης.

Κβαντική ανόπτηση και προβλήματα βελτιστοποίησης

Η κβαντική ανόπτηση είναι ένας ιδιαίτερα ενδιαφέρων τομέας της κβαντικής πληροφορικής.

Εδώ, το σύστημα προσπαθεί να προσεγγίσει με πιθανολογική προσέγγιση τις ενεργειακά βέλτιστες καταστάσεις, τα παγκόσμια ελάχιστα και τους βέλτιστους συνδυασμούς.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για

• Χρονοπρογραμματισμός,
• Δρομολόγηση,
• Βελτιστοποίηση χαρτοφυλακίου,
• Σχεδιασμό υποδομών,
• Κατανομή πόρων.

QAOA και υβριδικοί κβαντικοί αλγόριθμοι

Ο κβαντικός προσεγγιστικός αλγόριθμος βελτιστοποίησης, εν συντομία QAOA, είναι μια από τις σημαντικότερες σύγχρονες προσεγγίσεις.

Ο QAOA συνδυάζει την κλασική βελτιστοποίηση, την κβαντική παρεμβολή και την πιθανολογική αναζήτηση.

Ωστόσο, η μαθηματική μοντελοποίηση παραμένει και εδώ κεντρική.

Ο κβαντικός αλγόριθμος δεν αντικαθιστά την αντικειμενική συνάρτηση, τους περιορισμούς ή την αρχιτεκτονική της απόφασης.

Επιταχύνει ορισμένες διαδικασίες βελτιστοποίησης.

Γιατί η υβριδική κβαντική-κλασική πληροφορική είναι πιθανώς το μέλλον

Το πιο ρεαλιστικό μέλλον δεν αποτελείται από αμιγώς κβαντικούς υπολογιστές.

Αλλά σε υβριδικές αρχιτεκτονικές:

• κλασσικές ΚΜΕ,
• GPUs,
• Λύτες,
• Συστήματα τεχνητής νοημοσύνης,
• Κβαντικοί επιταχυντές.

Η λογική λήψης αποφάσεων παραμένει σε μεγάλο βαθμό μαθηματική και κλασικά δομημένη.

Οι κβαντικοί υπολογιστές λειτουργούν ως ένα πρόσθετο υπολογιστικό επίπεδο.

Η σημασία για το CAPEX και τη στρατηγική κατανομή κεφαλαίου

Η εξέλιξη αυτή είναι ιδιαίτερα σημαντική στον τομέα του CAPEX.

Οι μεγάλες εταιρείες διαχειρίζονται:

• Εργοστάσια,
• Ενεργειακά δίκτυα,
• Χαρτοφυλάκια ακινήτων,
• Υποδομές,
• Προγράμματα μετασχηματισμού,
• Επενδύσεις ESG.

Ο αριθμός των πιθανών επενδυτικών συνδυασμών αυξάνεται εκθετικά.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τεράστιο κόστος ευκαιρίας.

Το StratePlan αντιμετωπίζει ακριβώς αυτό το πρόβλημα: δεν αξιολογούνται μεμονωμένα έργα, αλλά ο βέλτιστος συνδυασμός όλων των διαθέσιμων επενδυτικών επιλογών.

Βελτιστοποίηση ακίνητης περιουσίας και αστικών περιοχών

Τεράστιοι συνδυαστικοί χώροι αναδύονται επίσης στον τομέα των ακινήτων:

• Μικτή χρήση,
• Φάσεις κατασκευής,
• Δομές χρηματοδότησης,
• Κριτήρια ESG,
• Εξαρτήσεις από υποδομές.

Ακόμη και μικρές αλλαγές στο συνδυασμό των έργων μπορούν να έχουν τεράστιο αντίκτυπο στις αποδόσεις, τους κινδύνους, τις ταμειακές ροές και τη δέσμευση κεφαλαίων.

Αξία των μετόχων υπό νέες συνθήκες

Ιστορικά, η αξία των μετόχων έχει εξεταστεί ως επί το πλείστον αναδρομικά.

Η συνδυαστική βελτιστοποίηση το αλλάζει αυτό ριζικά.

Για πρώτη φορά, το κόστος ευκαιρίας, οι εναλλακτικές επενδυτικές διαδρομές και η βέλτιστη κατανομή κεφαλαίου μπορούν να απεικονιστούν συστηματικά.

Συνεπώς, η αξία των μετόχων μπορεί όχι μόνο να αναλυθεί, αλλά και να βελτιστοποιηθεί μαθηματικά.

Ο νέος ρόλος της διοίκησης

Είναι ενδιαφέρον ότι η μαθηματική βελτιστοποίηση δεν αντικαθιστά τη διοίκηση.

Αλλάζει το ρόλο της.

Οι άνθρωποι συνεχίζουν να καθορίζουν:

• Στόχοι,
• Προτεραιότητες,
• Περιορισμούς,
• Τη διακυβέρνηση,
• στρατηγικά προστατευτικά κιγκλιδώματα.

Η μηχανή υπολογίζει

• βέλτιστους συνδυασμούς,
• Σενάρια,
• Πιθανότητες,
• Αποτελέσματα.

Αυτό δημιουργεί μια νέα μορφή μαθηματικά υποστηριζόμενης εταιρικής διαχείρισης.

Γιατί αυτό αποκτά κοινωνική σημασία

Οι επιπτώσεις επεκτείνονται πολύ πέρα από τις εταιρείες.

Τα κράτη και οι δήμοι διαχειρίζονται επίσης εκθετικούς χώρους λήψης αποφάσεων:

• Ενέργεια,
• Μεταφορές,
• Κλίμα,
• Στέγαση,
• Εκπαίδευση,
• Υποδομές.

Η συνδυαστική βελτιστοποίηση θα μπορούσε να μειώσει τη σπατάλη πόρων, να αυξήσει την ποιότητα των επενδύσεων, να βελτιώσει τη διαφάνεια και να αυξήσει την οικονομική αποδοτικότητα.

Συμπέρασμα

Η κβαντική πληροφορική από μόνη της δεν είναι η πραγματική επανάσταση.

Η πραγματική επανάσταση έγκειται στην ικανότητα μαθηματικής μοντελοποίησης, δόμησης και βελτιστοποίησης πολύπλοκων χώρων λήψης αποφάσεων.

Οι κβαντικοί υπολογιστές πιθανότατα δεν θα είναι αυτόνομες μηχανές λήψης αποφάσεων, αλλά μάλλον επιταχυντές των μαθηματικών αρχιτεκτονικών βελτιστοποίησης.

Αυτός είναι ακριβώς ο λόγος για τον οποίο συστήματα όπως το StratePlan είναι τόσο στρατηγικής σημασίας.

Διότι σε έναν κόσμο εκθετικής πολυπλοκότητας, δεν είναι ο μεγαλύτερος όγκος δεδομένων που θα είναι καθοριστικός.

Θα είναι η ικανότητα εξαγωγής της οικονομικά βέλτιστης απόφασης από δισεκατομμύρια πιθανούς συνδυασμούς.