Quantum Computing tar på sig översvämningsprognoser i Storbritannien - Inside Quantum Technology

Quantum Computing tar på sig översvämningsprognoser i Storbritannien – Inside Quantum Technology

Tidsstämpel: 31 oktober 2023 8:08
När vi tittar på översvämningsförutsägelser, samarbetar Multiverse Computing, Oxford Quantum Circuits och Moody's Analytics för att använda kvantteknologi för att lösa detta problem.
By Kenna Hughes-Castleberry postat 31 oktober 2023

Ett nytt partnerskap mellan ledande kvantföretag Multiverse Computing, Moody's Analytics, och Oxford Quantum Circuits (OQC) har säkrat finansiering från Innovate UK för att utnyttja kvantberäkningstekniker i utvecklingen av avancerade översvämningsförutsägelsemodeller, vilket erbjuder en lösning som överträffar begränsningarna för traditionella metoder.

Detta initiativ, som övervakas av det brittiska departementet för miljö, livsmedel och landsbygdsfrågor, strävar efter att öka Storbritanniens motståndskraft mot extrema väderfenomen som intensifierats av klimatförändringarna. Nationen hoppas kunna förbättra sina adaptiva åtgärder genom att använda kvantassisterad beräkningsvätskedynamik.

Samarbetet säkrade deras position i fas 1 av den brittiska regeringens Quantum Catalyst Fund med deras förslag med titeln "Quantum-Assisted Flood Modeling: Pioneering Large-Scale Analysis for Enhanced Risk Assessment." Huvudsyftet är att utnyttja kvantberäkningar för att hantera de beräkningsutmaningar som finns i storskalig översvämningsmodellering. Detta lovar en mer exakt och effektiv riskbedömning och hanteringsprocess.

Multiverse Computing kommer att ta hand om de tekniska aspekterna, inklusive att formulera problemet och utveckla algoritmer. OQC är inställd på att tillhandahålla kvanthårdvara och ytterligare resurser. Moody's Analytics, känt för sin expertis inom global riskhantering, kommer att tillhandahålla branschkunskap, datakrav och värdefulla insikter om beräkningseffektivitet.

Stigande tidvatten med klimatförändringar

Experter förutspår att med ökningen av den globala uppvärmningen, mer extrem väder händelser, inklusive översvämningar, kommer att bli vanligare. Utan korrekta översvämningsprognoser kan regeringar och medborgare inte förbereda sig ordentligt för framtida översvämningshändelser. Detta gör det svårt för städer att återhämta sig bättre efter en katastrofal översvämning. "En ökad risk för översvämningar är en av de mest utmanande klimatförändringsanpassningarna som Storbritannien står inför", utvecklade Victor Gaspar, Chief Sales Officer på Multiverse Computing. "Denna risk är tillräckligt stor för att ha en inverkan på landets bruttonationalprodukt över tid."

Förbättra översvämningsprognoser

Det nuvarande landskapet för översvämningsmodellering är starkt beroende av tvådimensionella hydrodynamiska modeller. Baserat på Shallow Water Equations (SWE) är dessa modeller avgörande för att förutsäga händelser som dammbrott, stormfloder och flodvågor.

De omfattande beräkningskraven för dessa simuleringar begränsar dock ofta deras skalbarhet och upplösning. "Flödesdynamikproblem är beräkningsmässigt svåra att modellera med klassiska datorer på grund av det stora antalet variabler som är involverade," förklarade Gaspar. "Vår lösning kommer att kunna hantera dessa variabler mer framgångsrikt än klassiska lösningar och erbjuda mer exakta riskförutsägelser."

Medan lösningar som parallell och GPU-baserad datoranvändning har implementerats för att påskynda processen, för introduktionen av kvantberäkningar fram nya horisonter.

Projektet som produceras av dessa tre samarbetspartners kommer att använda en Quantum Physics-Informed Neural Network (QPINN) algoritm, som smälter samman klassisk databehandling med kvantbehandling med hjälp av en Variational Quantum Circuit (VQC).

Fas 1, som varar i tre månader, avslutas den 30 november 2023. Efter detta kommer fas 2 att sträcka sig över 15 månader, med start i januari 2024. Övergången till den andra fasen är beroende av den framgångsrika kulmen på den första.

Gaspar tillade: "Vi förväntar oss att vårt arbete i framtiden ska informera beslutsfattare inom näringslivet och myndigheter och att stödja nya incitament att planera annorlunda för ökad översvämningsrisk. Detta kan innefatta nya skydd för byggnader vid strandlinjen, informerat beslutsfattande om nybyggnation i högriskområden och en bättre förståelse för risknivån för fastigheter som för närvarande inte anses ligga på översvämningsutsatta platser.”

Kenna Hughes-Castleberry är personalskribent på Inside Quantum Technology och Science Communicator vid JILA (ett partnerskap mellan University of Colorado Boulder och NIST). Hennes skrivbeats inkluderar djupteknik, kvantberäkning och AI. Hennes arbete har visats i Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica och mer.

Tidsstämpel:

Mer från Inuti Quantum Technology