A computação quântica assume previsões de inundações no Reino Unido – Por dentro da tecnologia quântica

QuantumCarimbo de data / hora: 31 de outubro de 2023 8h08

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Olhando para as previsões de inundações, a Multiverse Computing, a Oxford Quantum Circuits e a Moody's Analytics estão todas colaborando para usar a tecnologia quântica para resolver este problema.

By Kenna Hughes-Castleberry publicado em 31 de outubro de 2023

Uma nova parceria entre empresa líder em quantum Computação Multiverso, Moody's Analytics, e Circuitos Quânticos Oxford (OQC) garantiu financiamento da Innovate UK para alavancar técnicas de computação quântica no desenvolvimento de modelos avançados de previsão de inundações, oferecendo uma solução que ultrapassa as restrições dos métodos tradicionais.

Supervisionada pelo Departamento de Ambiente, Alimentação e Assuntos Rurais do Reino Unido, esta iniciativa pretende aumentar a resiliência do Reino Unido contra fenómenos climáticos extremos intensificados pelas alterações climáticas. A nação espera melhorar suas medidas adaptativas empregando dinâmica de fluidos computacional assistida por quantum.

A colaboração garantiu a sua posição na Fase 1 do Quantum Catalyst Fund do governo do Reino Unido com a sua proposta intitulada “Modelagem de Inundações Assistida por Quântica: Análise Pioneira em Grande Escala para Avaliação de Risco Aprimorada”. O principal objetivo é aproveitar a computação quântica para enfrentar os desafios computacionais presentes na modelagem de inundações em grande escala. Isto promete um processo de avaliação e gestão de riscos mais preciso e eficiente.

Liderando o ataque, a Multiverse Computing cuidará dos aspectos técnicos, incluindo a formulação do problema e o desenvolvimento de algoritmos. OQC está definido para fornecer hardware quântico e recursos adicionais. A Moody's Analytics, reconhecida por sua experiência em gestão de risco global, fornecerá conhecimento do setor, estipulações de dados e insights valiosos sobre eficiência computacional.

Marés crescentes com as mudanças climáticas

Os especialistas prevêem que com o aumento da aquecimento global, mais extremo eventos climáticos, incluindo inundações, tornar-se-ão mais comuns. Sem previsões precisas de cheias, os governos e os cidadãos não podem preparar-se adequadamente para futuras cheias. Isto torna difícil para as cidades se recuperarem melhor após uma enchente catastrófica. “Um risco aumentado de inundações é uma das adaptações às alterações climáticas mais desafiadoras que o Reino Unido enfrenta”, elaborou Victor Gaspar, Diretor de Vendas da Multiverse Computing. “Este risco é suficientemente significativo para ter impacto no produto interno bruto do país ao longo do tempo.”

Melhorando as previsões de inundações

O panorama atual da modelagem de inundações depende fortemente de modelos hidrodinâmicos bidimensionais. Com base nas Equações de Águas Rasas (SWE), esses modelos são cruciais para prever eventos como rompimento de barragens, tempestades e ondas de inundação de rios.

No entanto, as extensas exigências computacionais destas simulações muitas vezes limitam a sua escalabilidade e resolução. “Problemas de dinâmica de fluidos são computacionalmente difíceis de modelar em computadores clássicos devido ao grande número de variáveis envolvidas”, explicou Gaspar. “Nossa solução será capaz de gerenciar essas variáveis com mais sucesso do que as soluções clássicas e oferecer previsões de risco mais precisas.”

Embora soluções como computação paralela e baseada em GPU tenham sido implementadas para agilizar o processo, a introdução da computação quântica abre novos horizontes.

O projeto produzido por esses três colaboradores empregará um algoritmo de Rede Neural Informada pela Física Quântica (QPINN), que funde o processamento clássico de dados com o processamento quântico usando um Circuito Quântico Variacional (VQC).

A Fase 1, com duração de três meses, termina em 30 de novembro de 2023. Depois disso, a Fase 2 durará 15 meses, começando em janeiro de 2024. A progressão para a segunda fase depende da conclusão bem-sucedida da primeira.

Gaspar acrescentou: “Esperamos que no futuro o nosso trabalho informe os decisores políticos nas empresas e no governo e apoie novos incentivos para planear de forma diferente o aumento do risco de inundações. Isto poderia incluir novas proteções para edifícios na costa, tomada de decisão informada sobre novas construções em áreas de alto risco e uma melhor compreensão do nível de risco para propriedades que atualmente não são consideradas como estando em locais propensos a inundações.”

Kenna Hughes-Castleberry é redatora da Inside Quantum Technology e comunicadora científica da JILA (uma parceria entre a University of Colorado Boulder e o NIST). Suas batidas de escrita incluem tecnologia profunda, computação quântica e IA. Seu trabalho foi apresentado na Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica e muito mais.