Krachtige kwantumcomputers’ de toekomst van storingsvrije spoorwegen, zegt DB digital chief

Kwantumcomputers, ijzersterke mobiele ontvangst… De digitale directeur van DB legt uit hoe nieuwe technologie het Duitse spoornetwerk over 20 jaar zal vormgeven, in het bijzonder hoe het zou kunnen helpen om de erbarmelijke punctualiteit van de exploitant te verbeteren.

Vertragingen, kapotte wissels, gebrekkige Wi-Fi en een groeiende achterstand in reparaties; deze hedendaagse problemen hebben Deutsche Bahn (DB) de laatste tijd in het nieuws gehouden. Daniela Gerd tom Markotten, DB’s lid van de raad van bestuur voor digitalisering en technologie, benadrukt echter dat deze kritiek voor een deel overdreven is en dat de digitale revolutie snel op gang komt voor de Duitse spoorwegen.

In een interview met het Duitse tech magazine t3n over hoe DB er in 2045 uit zou kunnen zien, schetst ze een toekomst waarin kunstmatige intelligentie, satellietbeelden en kwantumcomputers de spoorwegen veel stipter en veerkrachtiger maken.

Stiptheidsdoelen

Op de vraag of DB-treinen over twee decennia eindelijk op tijd zullen rijden, verwees Markotten naar het lopende S3-renovatieprogramma van de exploitant. Ze zei dat het doel op korte termijn is om de punctualiteit op de lange afstand te verhogen naar 75-80% tegen het einde van 2027. Dat zou een aanzienlijke verbetering betekenen ten opzichte van juli, toen de punctualiteit slechts 56,1% bedroeg. Het blijft echter ver onder de 90% punctualiteit waarvan reizigersverenigingen en federale politici al lang beweren dat het noodzakelijk is om het spoor als concurrerend te beschouwen.

Toch stelt ze dat AI al resultaten oplevert. “AI waarschuwt treindienstleiders al in een vroeg stadium voor potentiële conflicten en doet in het geval van afwijkingen in de dienstregeling suggesties om het treinverkeer zo vlot mogelijk te laten verlopen en vertragingen tot een minimum te beperken. Deze uitrol is al aan de gang,” aldus Markotten.

Ze voegde eraan toe dat voorspellend onderhoud op basis van gegevensanalyse ook een verschil zou maken: “Ik ben ervan overtuigd dat we over 20 jaar nog stipter zullen zijn omdat we treinen veel proactiever kunnen onderhouden en het verkeer intelligenter kunnen beheren.”

Connectiviteit beloftes

Een gebied waar de reputatie van DB bijzonder slecht is, is connectiviteit aan boord. Dus wat heeft 2045 in petto voor internet aan boord? Markotten verdedigde eerst de operator door te beweren dat internet en mobiele verbindingen “vaak aanzienlijk beter zijn dan hun reputatie doet vermoeden”. Toch raadde ze passagiers aan om hun eigen smartphone te gebruiken in plaats van gedeelde Wi-Fi aan boord, waar de bandbreedte beperkt is door het aantal gebruikers.

Al in het begin van 2030 verwacht Markotten dat elke trein een totale beschikbare bandbreedte van ongeveer vijf gigabit per seconde zal hebben. Dat cijfer verwijst naar de gecombineerde capaciteit die gedeeld wordt door alle passagiers aan boord, niet naar de snelheid van een individuele verbinding. De capaciteit zal afhankelijk zijn van mobiele netwerken van de volgende generatie, zoals 5G en de opvolgers daarvan, maar ook van een dichtere dekking van antennes langs het spoor, verbeterde treinrepeaters en nieuwe mobiele doorlaatbare ramen die signalen gemakkelijker door het glas van het rijtuig laten gaan.

Ondertussen werkt DB op trajecten met een zwakke dekking samen met alle vier de Duitse mobiele providers om compacte radiomasten te testen die elke kilometer langs een proeflijn in Mecklenburg-Vorpommern worden geïnstalleerd.

Kwantum invoeren

Vooruitkijkend plaatste Markotten deze connectiviteit in de bredere context van digitalisering. Ze stelde dat alleen kwantumcomputers de spoorwegen in staat zouden stellen om hun visie van naadloze activiteiten waar te maken.

“Onze klanten [zullen] overal kunnen surfen, werken en bellen, zonder onderbreking en met hoge snelheid,” vertelde ze t3n. “De infrastructuur, treinen en onderliggende processen zijn volledig gedigitaliseerd. Hierdoor kunnen we treinen optimaal over het traject verdelen en de dienstregeling in realtime aanpassen bij verstoringen.”

“Hiervoor zijn echter krachtige kwantumcomputers nodig,” voegde ze eraan toe. “Optimale routeplanning in realtime voor alle mogelijke verbindingen is niet haalbaar met conventionele computers, de rekenkracht van vandaag, en met hoge snelheid.”

Het is belangrijk om erop te wijzen dat Markotten weliswaar de ruimte kreeg om te speculeren, maar dat kwantumtechnologie nog in de kinderschoenen staat. De huidige machines hebben slechts een paar honderd qubits, zijn gevoelig voor fouten en zijn voornamelijk toegankelijk via onderzoekspartnerschappen met providers als IBM en Google. Ze zijn ook astronomisch duur: grootschalige fouttolerante kwantumcomputers zullen volgens schattingen van de industrie in de eerste decennia naar verwachting enkele honderden miljoenen tot meer dan een miljard euro per installatie kosten. Analisten suggereren dat praktische grootschalige toepassingen nog minstens tien jaar op zich laten wachten, dus zelfs een inzet in 2045 bij spoorwegexploitatie zou nog steeds in de voorhoede van commercieel gebruik zijn.

Breekbaarheid blijft

Toch zijn spoorhypothesen altijd leuk om over te discussiëren. Maar kan technologie echt alle problemen van het spoor oplossen? Markotten geeft toe dat er grenzen zijn en dat de basis van het spoor tot op zekere hoogte altijd kwetsbaar zal blijven. Dat betekent voorlopig een focus op modernisering.

“Als er een wissel kapot gaat of een sein uitvalt, zal zelfs de beste technologie ons maar in beperkte mate helpen,” zegt ze. “Zulke verstoringen laten zien hoe kwetsbaar het systeem nog steeds is – en hoezeer we beide nodig hebben: functionerende systemen en digitale ondersteuning.”

“Als we de klimaattransitie willen realiseren, moeten we nog meer verkeer op het spoor krijgen. Daarvoor hebben we meer capaciteit nodig. Dit betekent meer treinen laten rijden op hetzelfde traject zonder het netwerk te overbelasten. Dit is alleen mogelijk als het spoor en de voertuigen digitaler worden.”