Progetto di ricerca “QSUD- Quantum SUstainable smart Design” finanziato per le attività di ricerca svolte nell’ambito del Progetto HPC – “National Centre for HPC, Big Data and Quantum Computing“, Missione 4, Componente 2, Investimento 1.4, Potenziamento strutture di ricerca e creazione di “campioni nazionali di R&S” su alcune Key Enabling Technologies” finanziato dall’Unione europea – NextGenerationEU [Bando a Cascata, Spoke 10 ” Quantum Computing” (POLIMI)]
QSUD mira a integrare principi di design sostenibile con tecniche di ottimizzazione avanzate per progettazione intelligente di componenti meccanici. QSUD sfrutterà algoritmi quantum-inspired (e.g. QUBO) per affrontare la progettazione di componenti/prodotti ambientalmente sostenibili migliorandone le prestazioni.
Il nucleo del progetto coinvolge lo sviluppo di un modello che incapsula sia i requisiti di integrità strutturale sia considerazioni di impatto ambientale del processo di design. I criteri di ottimizzazione includeranno efficienza dei materiali, riciclabilità e impronta di carbonio associata alla produzione e al ciclo di vita dei componenti. La metodologia includerà i seguenti passaggi:
- Definizione del Problema: Formulare i problemi di design meccanico incorporando vincoli relativi all’integrità strutturale, alle proprietà dei materiali e alle metriche di impatto ambientale.
- Sviluppo del Modello di Ottimizzazione: Convertire il problema di ottimizzazione multi-obiettivo in un framework QUBO utilizzando metodi di penalizzazione per gestire vincoli e obiettivi.
- Implementazione del Solutori: Utilizzare risorse di calcolo classico e quantistico per risolvere i modelli, sfruttando i punti di forza dell’annealing quantistico e altri algoritmi euristici per trovare soluzioni quasi ottimali in modo efficiente.
- Analisi della Sostenibilità: Valutare l’impatto ambientale delle soluzioni proposte utilizzando metodologie di Life Cycle Assessment (LCA) per garantire che i design soddisfino non solo i requisiti tecnici e funzionali ma contribuiscano anche alle pratiche di ingegneria sostenibile.
La novità del progetto risiede nel suo approccio multidisciplinare, che combina ingegneria meccanica, teoria dell’ottimizzazione e scienze ambientali. Sfruttando il potere delle formulazioni QUBO e del calcolo quantistico, il progetto mira a spingere i confini delle metodologie di design tradizionali, offrendo un percorso verso design meccanici più sostenibili e innovativi.
