【东京直击】160亿个邮件派送如何优化？日本邮政数位退火应用首度公开，初测物流成本省7％

日本邮政每年派送邮件超过160亿件，去年光是日本国内包裹就多达46亿件，为了找出优化货车运送路线来降低成本，日本邮政去年10月导入了富士通去年上市的数位退火（Digital Annealing）云端服务，开始在小区域实验物流最佳化的新作法，并在今年富士通东京论坛上首度公开了成果。富士通全球第一款数位退火服务器也在东京论坛大会上首度亮相。

日本邮政去年10月开始启动这项POC计划，要用数位退火技术来解决复杂的邮件物流问题。因为邮局货车递送邮件时要考虑的因素很多，包括了车辆类型（至少有大、中、小车）、邮差工时、运送成本、包裹种类、运输距离、载重和容量限制（包裹越大就越占空间）、包裹重量、运送时间，甚至还要考虑道路情况（哪些路段目前禁止通行或塞车）等多达63项条件，若是5台车要派送包裹给6名顾客，这些条件的组合就高达10亿种，想要找出最佳的物流作法，靠传统的计算方法非常困难。

影响邮务物流的因素很多，车辆类型、距离、包裹大小、成本，甚至人员工时、路况都要考虑。 

日本邮局由社长亲自带头，组成了超过30人的专案小组，包括了业务部门、资料科学家、IT成员等。富士通也派出近20人的技术支援团队（属于租用的技术服务）来负责将日本邮局想要解答的物流问题，先设计出一套数位退火算法（富士通已有一套数位退火计算框架，但还是得个别开发每个实例所需的算法），再发布到云端数位退火服务来计算物流组合的最佳解。

日本邮政先在埼玉市的新岩槻邮局进行这项实验计划。这是一间专门负责邮件物流的24小时邮局，设有大规模机器分检设备，没有一般业务窗口，甚至没有设置ATM。

日本邮政经过4~5个月的尝试，利用数位退火服务来寻找最佳物流路线和运输方式，初步实测成果是，原有52辆货车可以减少到48辆就够了，等于可以减少8%的运送车次，而且运送时间、派车路线都可以减少，整体成本初步估计也减少了7％。在计算速度上，只需要1秒，就可以依据输入条件，找出一个物流方式最佳解。

日本邮政在埼玉市新岩槻邮局进行实测，透过数位退火计算找出的物流作法，成本预估可降低7％

不过，富士通数位退火摊位解说员表示，因为透过数位退火计算来寻求最佳解时，只能透过不断尝试计算出来的新物流路径和运送方式，来判断数位退火算法的效果，因此，日本邮政花了不少时间，一次次尝试不同的物流最佳解建议，反复实验一段时间后，才归纳出一套可降低7％整体物流成本的数位退火算法，未来也预计扩大应用到全日本邮政的物流上。

富士通在去年东京论坛大会发表全球第一款启发自量子退火算法的商用芯片，也就是数位退火计算的专用处理器DAU（Digital Annealing Unit），并在去年5月更正式推出了数位退火云端服务，可以提供到1,024位元的数位退火计算（也就是可以平行解1024个变数的多项式方程式）。根据富士通资料，在超复杂的组合最佳化计算上，用数位退火芯片解题的速度，比一般商用CPU快上1万倍。

富士通第二代数位退火芯片，大小约是台币10元的4-6倍。

在量子计算中，1个量子位元可以储存多个数值（甚至1个位元可储存65,535个数值），而不像传统电脑的1个位元不是0就是1。这也让量子电脑只需几个量子位元就可进行复杂的数学计算，比传统电脑的效能快上许多倍。不过，得在超低温下运作的量子电脑技术，商用化脚步很慢，近年就出现了量子退火技术，采用金属退火原理，来模拟量子计算中，单一位元储存大量数值的效果，富士通的数位退火芯片，就是一种量子退火技术的商用芯片。

富士通的数位退火原理，源自量子电脑的量子退火概念，各种量子计算相关产品比较图如下

富士通去年12月推出了采用第二代数位退火芯片的数位退火服务，可以提供到8,192位元的退火计算，单一“量子退火位元”可储存的数值，可高达10的19次方，远比第一代单一“位元”只能储存到65,535数值还要更多。今年2月，富士通还推出了数位退火服务器的订阅服务（按月租用），2月先开放POC测试，4月正式上市。富士通也在东京论坛也首次展示了这款采用第二代数位退火芯片的数位退火服务器，内建了2颗DAU。富士通计划今年还要发布高达100万位元的数位退火芯片。

富士通今年4月正式推出数位退火服务器租用服务，今年预计发表百万位元的数位退火芯片

除了日本邮政已经实际采用数位退火服务之外，日本化工集团东丽公司也用数位退火服务来模拟纤维材料的分子组成结构，富士通表示，10的100次方量级的新高分子结构组合难题，只要20秒就能找出一组解，原本一次新材料模拟得花上1小时，改用数位退火计算可以缩短到10分钟，可以加快寻找新材料的研发速度。另外，英国国民西敏银行（NatWest）也同样在去年10月采用数位退火服务，来处理投资组合最佳化的复杂问题，作为管理1,200亿英镑高品质流动性资产的投资管理人员参考。

不只日本邮政，目前已有不少数位退火POC计划正在进行，富士通也用于自家工厂优化上。