周建武｜量子人工智能车联网（QAIoV）：未来智能交通系统的“神经中枢”

　　摘要: 量子人工智能车联网(QAIoV)作为“量子科技+AI智能+车联网连接”三位一体的融合技术,技术目标是实现车、路、人、云等要素的“无缝协同”与“高效运行”。首先,本文提出了量子人工智能车联网(QAIoV)这一概念术语,认为车联网1.0版是传统车联网(IoV),车联网2.0版包括人工智能车联网(AIoV)和量子车联网( QIoV),车联网3.0版是量子人工智能车联网(QAIoV)。其次,提出了量子人工智能车联网(QAIoV)技术发展的两个阶段:初级形态为量子安全人工智能车联网(QSAIoV),高级形态为量子增强人工智能车联网(QAAIoV)。在此基础上,论述了量子人工智能车联网(QAIoV)的技术架构和发展趋势,认为随着量子科技和人工智能的发展和成熟,量子人工智能车联网(QAIoV)必将成为未来智能交通系统的“神经中枢”和“核心竞争力”。

　　关键词: 量子科技、人工智能、车联网、人工智能车联网(AIoV)、量子车联网( QIoV)、量子人工智能车联网(QAIoV)

　　量子科技(QT)作为新一轮科技革命的核心领域,涵盖量子计算、量子通信和量子精密测量三大方向。量子革命改变了世界,代表着人类对量子世界的探索已从“被动观测与应用”走向“主动调控与操纵”。作为未来产业,量子科技仍处于发展培育期,但充满了无限可能和想象力。

　　随着量子科技(Quantum Technology,QT)、人工智能(Artificial Intelligence ,AI)与车联网(Internet of Vehicles, IoV)的逐步融合,人工智能车联网(Artificial Intelligence & Internet of Vehicles, AIoV)、量子车联网(Quantum Internet of Vehicles, QIoV)以及量子人工智能车联网(Quantum Artificial Intelligence Internet of Vehicles,QAIoV)这些概念术语呼之欲出。为此,本文尝试明确这些概念并提出未来发展的技术构想。

　　一、 量子人工智能车联网(QAIoV) :概念术语 的提出

　　量子人工智能车联网(QAIoV)是量子技术(QT)、人工智能(AI)与车联网(IoV)深度融合的典型表述,其术语分别代表以下含义:

　　• 量子Q(Quantum):代表量子技术(Quantum Technology),包括量子通信、量子计算、量子传感等技术,用于增强车联网的安全性、算力和感知精度。

　　• 人工智能AI(Artificial Intelligence):代表人工智能技术,涵盖机器视觉(MV)、机器学习(ML)、深度学习(DL)等技术,用于优化车联网的决策与协同能力。

　　• 车联网IoV(Internet of Vehicles):代表车联网信息技术,强调车辆与一切实体(车、路、人、云等)的交互能力。

　　(一) 车联 网1.0版 :传统 车联 网 ( IoV )

　　车联网(Internet of Vehicles,IoV)是指通过无线通信技术将车辆与信息网络平台连接的系统,旨在提供动态信息服务和交通优化功能的技术体系。可简约表示如下:

　　车联网(IoV)=互联网(Internet)+车(Vehicles)

　　具体而言,车联网(IoV)是在互联网的基础上发展起来的信息技术,就是把所有车辆通过信息传感设备与互联网连接起来,按约定的协议,将各个车辆与互联网相连接,进行通信和信息交换,以实现智能化识别、定位、跟踪和管理,从而实现实时导航、事故预防和交通效率提升。

　　(二) 车联 网2.0版 : 人工智能 车联 网(A IoV ) 和 量子车联网( QIoV)

　　车联网2.0版是指人工智能(AI)或量子科技(QT)分别与车联网(Internet of Vehicles, IoV)单方面的结合,具体分为人工智能车联网(AIoV)和量子车联网( QIoV)两种并行的形态。

　　1.人工智能车联网(AIoV)

　　人工智能车联网(Artificial Intelligence & Internet of Vehicles,AIoV)是人工智能(AI)与车联网(IoV)的深度融合技术,是一种新的车联网(IoV)应用形态。可简约表示如下:

　　人工智能车联网(AIoV)=人工智能(AI)+车联网(IoV)

　　具体而言,人工智能车联网(AIoV)就是在车联网(IoV)的基础上,结合人工智能的智能化水平,推动交通系统向“安全、高效、协同”方向升级。

　　2. 量子车联网( QIoV)

　　量子车联网(Quantum Internet of Vehicles, QIoV)是量子科技(QT)与车联网(IoV)的深度融合技术,是一种新的车联网(IoV)应用形态。可简约表示如下:

　　量子车联网(QIoV)=量子科技(QT)+车联网(IoV)

　　具体而言,量子车联网(QIoV)就是在车联网(IoV)的基础上,结合量子科技(QT)技术升级。

　　(三) 车联网 3 .0版: 量子人工智能 车联 网( QAIoV )

　　量子人工智能车联网(QAIoV)是量子科技(QT)、人工智能(AI)与车联网(IoV)三者有机融合协同的前沿技术体系。可简约表示如下:

　　量子人工智能车联网(QAIoV)=量子科技(QT)+人工智能(AI)+车联网(IoV)

　　量子人工智能车联网(QAIoV)将革命性地推动各行业从“数字化”、“智能化”向“量子化”升级,其核心逻辑是通过量子技术(QT)提升人工智能(AI)与车联网(IoV)的性能边界。

　　量子人工智能车联网(QAIoV)的本质是用量子技术(QT)解决车联网的“安全与算力”瓶颈,用人工智能(AI)实现车联网的“智能与协同”目标,是未来智能交通系统的“神经中枢”,最终实现车、路、人、云等要素的“无缝协同”与“高效运行”。

　　二、 量子人工智能 车联 网( QAIoV ) : 技术发展的两个阶段 。

　　量子人工智能车联网(QAIoV)是量子科技(QT)和人工智能车联网(AIoV)的深度融合,其核心价值在于“安全可信”与“能力增强”。随着量子技术的不断成熟与产业生态的完善,人工智能车联网(AIoV) 通过量子科技(QT)提升通信、感知与计算的能力和效率,支撑未来的海量数据与高价值应用。

　　量子人工智能车联网(QAIoV)与经典人工智能车联网(AIoV)的核心差异在于“安全机制”与“能力边界”,其核心特征为“量子安全保障+量子能力增强”,相应地,其发展可分为两个阶段:量子安全量子人工智能车联网(Quantum Secure Artificial Intelligence & Internet of Vehicles, QSAIoV)、量子增强人工智能车联网(Quantum-Augmented Artificial Intelligence & Internet of Vehicles, QAAIoV)。

　　(一) 量子 人工智能 车联 网( QAIoV ) 的 初级 阶段 : 量子安全人工智能 车联 网 (Q SA IoV )

　　量子人工智能车联网(QAIoV)的第一阶段即为量子安全人工智能车联网(QSAIoV),旨在解决人工智能车联网(AIoV)面临的安全瓶颈,具体是将量子通信技术用于人工智能车联网(AIoV),实现“实时、安全”的数据传输。

　　从安全角度看,量子人工智能车联网(QAIoV)通过量子密钥分发(QKD)、抗量子密码(PQC)等量子安全技术,解决人工智能车联网(AIoV)“加密算法易被量子计算破解”的核心安全问题,实现数据传输与存储的安全。

　　作为量子人工智能车联网(QAIoV)发展的初级阶段,量子安全人工智能车联网(QSAIoV)通过量子技术(如量子密钥分发、量子中继)增强现有经典车联网的安全性或性能的网络形态,其核心是将量子技术作为“安全保障工具”,叠加于人工智能车联网(AIoV)之上。

　　(二) 量子增强 人工智能车联 网 (Q A A IoV ) : 量子人工智能车联网(QAIoV) 的高级阶段 。

　　量子人工智能车联网(QAIoV)的高级阶段即为量子增强人工智能车联网(QAAIoV),是在将量子通信技术解决人工智能车联网(AIoV)面临的安全短板的基础上,强调量子科技(QT)对人工智能车联网(AIoV)的全面增强作用,涵盖安全、计算、速度、精准等多维度能力的提升。

　　量子增强人工智能车联网(QAAIoV)的量子传感、量子精密测量等高精度感知能力以及量子计算面对复杂数据的快速处理能力,支撑更复杂的智能化应用。

　　量子增强人工智能车联网(QAAIoV)作为人工智能车联网(AIoV)发展的高级阶段,其实现和真正应用有待于量子精密测量技术和量子计算技术的成熟。在不久的将来,量子增强人工智能车联网(QAAIoV)将有效支持超大规模传感器网络、分布式量子计算以及通用人工智能(AGI)等未来社会应用场景。

　　综上,量子安全人工智能车联网(QSAIoV)是量子人工智能车联网(QAIoV)的“初级形态”, 旨在解决人工智能车联网(AIoV)所面临的数据泄露等核心痛点;而量子增强人工智能车联网(QAAIoV)是量子人工智能车联网(QAIoV)的“高级形态”,旨在通过量子技术突破传统算力与感知瓶颈,结合AI实现车联网(IoV)的智能化跃迁,构建“量子-经典协同”的新型车联网生态。二者的发展路径遵循“从安全保障到功能增强”的逻辑,共同推动量子人工智能车联网(QAIoV)的成熟与发展。

　　三、 量子人工智能 车联 网( QAIoV ): 未来智能交通系统的“核心竞争力”

　　量子人工智能车联网(QAIoV)作为“量子科技+AI智能+车联网连接”三位一体的融合技术,旨在通过量子特性(如量子叠加、量子纠缠、量子密钥)突破传统车联网(IoV)的“安全短板”与“算力限制”,结合AI的智能决策能力,推动车联网(IoV)向“量子化、智能化、安全化”升级。

　　(一) 量子人工智能 车联 网( QAIoV ) 的技术 架构

　　量子人工智能车联网(QAIoV)的技术架构以车联网(IoV)为基础,叠加量子技术(QT)与人工智能(AI),形成“量子感知-量子通信-量子计算-AI决策-车路协同”的五层协同体系,实现“数据采集-安全传输-智能处理-决策执行”的全链路闭环:

　　1. 量子感知层(运用量子测量技术)

　　通过量子精密测量技术,实现高精度定位与环境感知。依托量子传感器对车辆状态(振动、温度、电流)、道路环境(磁场、压力、障碍物)的超高精度测量,比如,量子陀螺仪(测量角速度)、量子加速度计(测量加速度)、量子磁传感器(测量磁场),量子电流互感器(测量电流),其精度较传统传感器提升几个数量级。例如,量子惯性导航技术利用原子干涉仪测量重力场变化,实现厘米级定位精度;通过量子关联成像雷达在雨雪雾等全天候条件下实现高质量成像,为智能驾驶提供精准的环境数据,从而为人工智能车联网(AIoV)系统提供更精准敏锐的“量子级”感知触角。

　　2.  量子安全层(运用量子通信技术)

　　基于量子不可克隆原理,通过量子态(比如光子偏振)传输密钥,只要有任何窃听都会改变量子态,从而被检测到,因此,可以确保数据传输的保密性,防止黑客攻击。首先,量子安全层通过量子密钥分发(QKD)生成绝对安全的加密密钥,量子中继器解决量子信号传输距离限制,支撑车联网的长距离安全通信。其次,结合后量子密码(PQC)抵御量子计算攻击,对感知数据进行端到端加密,确保自动驾驶数据不被篡改,保护用户隐私。再次,加上未来的量子隐形传态等技术,彻底解决车联网数据传输中的“窃听”“篡改”问题,确保人工智能车联网(AIoV)数据传输的绝对安全。

　　3. 量子计算层 (运用量子计算技术)

　　通过量子处理器(比如超导量子计算机)与量子算法(比如量子退火、量子神经网络),实现量子并行计算。基于量子计算的超高算力和超快速度,实现指数级算力提升,再结合量子机器学习分析数据,为车联网的智能决策提供“超算力”支持,从而实现多车协同决策,提升复杂路况下的响应速度。例如,量子算法优化路径规划,将城市交通的路径计算时间从分钟级压缩至毫秒级。通过解决传统算力和人工智能(AI)难以处理的复杂优化问题,从而为车联网提供大规模交通优化等各种场景的最优实时决策。

　　4. AI 决策层( 运用 人工智能技术)

　　叠加人工智能(AI)技术,利用机器学习(ML)、深度学习(DL)算法对车联网(IoV)采集的海量数据(如车辆状态、道路环境、用户行为)进行分析,挖掘隐藏规律并生成决策指令,实现自主决策。比如,AI大模型实时解读交通流量变化、非结构化交叉路口等复杂场景,实现自动驾驶的“类人决策”。

　　5.  智能执行层( 运用 车路协同技术)

　　将量子计算与AI的决策指令传输至智能网联汽车、路侧单元(RSU)、交通信号灯等终端,实现“智能化反馈”。比如,通过人工智能(AI)技术优化交通信号灯控制,减少拥堵;通过AI大模型预测交通流量,提前调整车辆行驶路线;通过数字孪生技术模拟交通场景,优化自动驾驶策略;通过量子技术(QT)与AI对智能网联汽车实现远程诊断与维修,实现车辆与道路基础设施的“实时数据交换”,从而优化“车路云一体化”的资源配置。

　　(二 ) 量子人工智能车联网(QAIoV)的 发展趋势

　　量子人工智能车联网(QAIoV)作为量子科技(QT)、人工智能(AI)与车联网(IoV)的融合创新,其核心价值在于用量子力学原理重构人工智能车联网(AIoV)的安全与感知体系,为智慧交通领域提供“量子级”数字化支撑。

　　1. “量子 + AI” 的车路云一体化的赋能体系

　　量子人工智能车联网(QAIoV)以“车路云一体化”为基础,通过“量子+AI”技术打通“车端-路端-云端”的数据链路,实现全场景的智能协同:

　　• 车端:搭载量子传感器(摄像头、量子激光雷达)及AI芯片,实现车辆的环境的精准感知(如行人检测、车道保持)、最优决策(如路径优化、避障策略)及智能执行(如自动泊车、自适应巡航)。例如,“量子+AI”数字底盘可通过高速计算实现高速爆胎等极限场景的安全防护,“量子+AI”座舱通过多模态大模型(语音、手势、眼神)实现个性化的智能交互。

　　• 路端:通过路侧单元(RSU)、智能摄像头、量子雷达等设备采集道路信息(如交通流量、路况异常、信号灯状态),并通过“量子+AI”算法实现“路侧智能感知”,将数据传输至云端或直接反馈给车辆。例如,大流量管控系统可实时分析路况,动态调整信号灯时间,大幅提升路口通行效率。

　　• 云端:作为智能交通的“大脑”,通过“量子+AI”大模型处理车端与路端的海量数据,实现全局优化(如交通拥堵预测、自动驾驶策略更新)及服务支撑(如OTA升级、远程诊断),从而实现百万级以上车辆的远程优化管理。

　　2 . 量子 人工智能车联网(QAIoV) 的 应用市场

　　量子人工智能车联网(QAIoV)作为人工智能车联网(AIoV)的量子化升级,其市场规模应该与人工智能车联网(AIoV)相当。

　　我国的人工智能车联网(AIoV)已进入“规模化应用前期”,据报道,2025年上半年具备组合驾驶辅助功能的乘用车渗透率达61%,9家车企开展智能网联汽车准入试点;车路云一体化试点覆盖20个城市,实现智慧公交、无人配送等场景落地。

　　未来,量子科技(QT)、人工智能(AI)与5G、边缘计算、数字孪生、无人驾驶等技术深度融合,并且从“城市道路”向“高速、乡村、园区”等场景延伸,实现“车-路-云-人”的实时协同。

　　3 . 量子人工智能车联网(QAIoV)的 未来趋势

　　量子人工智能车联网(QAIoV)通过量子技术提升车联网的安全性与算力,重塑车联网的安全、感知与决策体系,结合AI实现车联网的智能化协同,最终推动交通系统向“安全、高效、智能”转型。

　　量子人工智能车联网(QAIoV)是车联网技术的终极形态,其核心价值在于用量子科技突破车联网的“瓶颈”,用AI实现车联网的“智能升级”,从而有效覆盖“安全通信、智能驾驶、高精度定位、协同决策”等全链路,最终实现“人-车-路-云”的无缝协同。

　　尽管面临技术成熟度、成本等挑战,但量子人工智能车联网(QAIoV)的发展前景广阔,将成为未来智能交通系统的“核心竞争力”。

　　四 、结语

　　通过“人-车-路-云”全面协同的技术架构、“全链路覆盖”的应用场景及“整体性防御”的安全体系,量子人工智能车联网(QAIoV)将推动车联网从“辅助驾驶”向“全场景智能”升级,从而推动未来交通系统向“更安全、更高效、更智能”的方向演进,全面提升交通系统效率。

　　(简介:周建武 博士,研究员,逻辑与软科学专家,量子科技产业化推动者,中咨海外咨询有限公司高级专家,北京工商大学数字经济研究院高级专家,俄罗斯自然科学院外籍院士,非洲联盟工程院院士)