Obliczenia kwantowe uwzględniają prognozy powodzi w Wielkiej Brytanii – Inside Quantum Technology

Nowe partnerstwo pomiędzy wiodącą firmą kwantową Obliczenia wieloświatowe, Analityka Moody’ego, i Oksfordzkie obwody kwantowe (OQC) pozyskała fundusze od Innovate UK na wykorzystanie technik obliczeń kwantowych w opracowywaniu zaawansowanych modeli przewidywania powodzi, oferując rozwiązanie, które przekracza ograniczenia tradycyjnych metod.

Inicjatywa ta, nadzorowana przez brytyjski Departament Środowiska, Żywności i Spraw Wiejskich, ma na celu zwiększenie odporności Wielkiej Brytanii na ekstremalne zjawiska pogodowe intensyfikowane przez zmianę klimatu. Naród ma nadzieję ulepszyć swoje środki adaptacyjne poprzez zastosowanie obliczeniowej dynamiki płynów wspomaganej kwantowo.

Współpraca zapewniła im pozycję w pierwszej fazie funduszu Quantum Catalyst Fund rządu Wielkiej Brytanii dzięki propozycji zatytułowanej „Quantum-Assisted Flood Modeling: Pionierska analiza na dużą skalę w celu ulepszonej oceny ryzyka”. Głównym celem jest wykorzystanie obliczeń kwantowych do sprostania wyzwaniom obliczeniowym występującym w wielkoskalowym modelowaniu powodzi. Zapewnia to dokładniejszą i wydajniejszą ocenę ryzyka oraz proces zarządzania nim.

Kierownik projektu Multiverse Computing zajmie się aspektami technicznymi, w tym sformułowaniem problemu i opracowaniem algorytmów. OQC ma zapewnić sprzęt kwantowy i dodatkowe zasoby. Moody's Analytics, znana ze swojej wiedzy specjalistycznej w zakresie globalnego zarządzania ryzykiem, dostarczy wiedzy branżowej, wymagań dotyczących danych i cennych spostrzeżeń na temat wydajności obliczeniowej.

Przypływy w związku ze zmianami klimatycznymi

Eksperci przewidują, że wraz ze wzrostem globalne ocieplenie, bardziej ekstremalne wydarzenia pogodowe, w tym powodzie, będą coraz częstsze. Bez dokładnych prognoz powodziowych rządy i obywatele nie mogą odpowiednio przygotować się na przyszłe powodzie. Utrudnia to miastom lepszą regenerację po katastrofalnej powodzi. „Zwiększone ryzyko powodzi to jedno z najtrudniejszych wyzwań przystosowawczych do zmiany klimatu, przed którymi stoi Wielka Brytania” – wyjaśnił Victor Gaspar, dyrektor ds. sprzedaży w Multiverse Computing. „Ryzyko to jest na tyle znaczące, że z czasem będzie miało wpływ na produkt krajowy brutto kraju”.

Poprawa prognoz powodziowych

Obecny model modelowania powodzi w dużej mierze opiera się na dwuwymiarowych modelach hydrodynamicznych. Modele te, oparte na równaniach płytkiej wody (SWE), mają kluczowe znaczenie w przewidywaniu takich zdarzeń, jak przerwanie tam, wezbrania sztormowe i fale powodziowe na rzekach.

Jednak rozległe wymagania obliczeniowe tych symulacji często ograniczają ich skalowalność i rozdzielczość. „Problemy związane z dynamiką płynów są trudne obliczeniowo do modelowania przy użyciu klasycznych komputerów ze względu na dużą liczbę zaangażowanych zmiennych” – wyjaśnił Gaspar. „Nasze rozwiązanie będzie w stanie skuteczniej zarządzać tymi zmiennymi niż rozwiązania klasyczne i oferować bardziej precyzyjne przewidywania ryzyka”.

Chociaż w celu przyspieszenia tego procesu wdrożono rozwiązania takie jak obliczenia równoległe i oparte na procesorach graficznych, wprowadzenie obliczeń kwantowych otwiera nowe horyzonty.

W projekcie opracowanym przez tych trzech współpracowników wykorzystany zostanie algorytm sieci neuronowej opartej na fizyce kwantowej (QPINN), który łączy klasyczne przetwarzanie danych z przetwarzaniem kwantowym przy użyciu wariacyjnego obwodu kwantowego (VQC).

Faza 1, trwająca trzy miesiące, zakończy się 30 listopada 2023 r. Następnie faza 2 będzie trwać 15 miesięcy i rozpocznie się w styczniu 2024 r. Przejście do drugiej fazy jest uzależnione od pomyślnego zakończenia pierwszego.

Gaspar dodał: „Oczekujemy, że w przyszłości nasza praca dostarczy informacji decydentom w biznesie i rządzie oraz będzie wspierać nowe zachęty do innego planowania w obliczu zwiększonego ryzyka powodziowego. Mogłoby to obejmować nowe zabezpieczenia budynków na linii brzegowej, świadome podejmowanie decyzji dotyczących nowych konstrukcji na obszarach wysokiego ryzyka oraz lepsze zrozumienie poziomu ryzyka w przypadku nieruchomości, które obecnie nie są uważane za znajdujące się w miejscach zagrożonych powodzią.

Kenna Hughes-Castleberry jest pisarzem w Inside Quantum Technology i Science Communicator w JILA (partnerstwo między University of Colorado Boulder i NIST). Jej rytmy pisania obejmują głębokie technologie, obliczenia kwantowe i sztuczną inteligencję. Jej prace były prezentowane w Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica i nie tylko.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/quantum-computing-takes-on-flood-predictions-in-the-uk/