百家乐官网 (中国)有限公司官网

澎湃Logo
下载客户端

登录

  • +1

我國科學家首次將量子機器學習應用到數字地形領域

澎湃新聞記者 王蕙蓉
2022-04-22 19:05
来源:澎湃新聞
科學湃 >
字号

近日,中國科學院資源與環境信息系統國家重點實驗室與本源量子合作,首次利用量子機器學習探索數字地形領域,實現了江西省武功山的數字地形模型降尺度。

武功山位于中國江西省中西部,山體呈東北—西南走向,主脈綿延120余千米,總面積約970平方千米

如何采用理論完備的方法實現外蘊量信息(如衛星遙感信息)與內蘊量信息(如地面觀測信息)的有效集成,并解決生態環境曲面建模的誤差問題、多尺度問題、非線性問題和大內存需求問題,一直以來是生態環境信息學面臨的重要挑戰。

為解決前述問題,科學家將生態環境要素的格網化表達抽象為數學“曲面”,并通過曲面論、系統論和優化控制論以及現代計算機技術的有機結合,創建了集成外蘊量和內蘊量信息的高精度曲面建模(HASM)方法。但這一方法仍有許多遺留問題亟待解決。

高精度曲面建模方法可將空間生態環境要素曲面建模,轉換為求解大型稀疏線性代數方程組,該大型線性系統可運用HHL量子算法進行求解。2009年,Harrow、Hassidim、Lloyd三位學者提出了求解線性方程組的量子算法(簡稱HHL算法),該量子算法相對已知的最優經典算法具有指數級的速度提升。因此,研究人員將HASM機器學習與HHL量子算法耦合,并稱為HASM-HHL量子機器學習。

HASM-HHL中的量子線路

此次,中國科學院資源與環境信息系統國家重點實驗室領導的HASM研究團隊與本源量子合作,基于本源量子的開源量子編程框架QPanda,實現有關量子算法編程,運用HASM-HHL量子機器學習算法,實現了江西省武功山的數字地形模型(DTM)降尺度。團隊還研究了多種計算精度下,該算法對應量子線路的變化過程,驗證了理想情況下,超算程序模擬的HHL量子算法,不僅能達到經典預處理共軛梯度法的計算精度,同時算法復雜度相對經典算法有效降低。相關成果發表在《科學通報》(Science Bulletin)上。

圖片來自《科學通報》(Science Bulletin)

前述團隊基于對HASM全局預測能力進行理論研究和數值實驗基礎上,選擇江西省武功山地區為案例區開展實證研究,并通過QPanda提供的分布式計算框架,進行量子算法模擬。

實驗表明,精度設置對HASM-HHL性能和量子線路參數有很大影響,量子計算對量子比特總數的需求依賴于計算域的柵格總數。經估算,運用HASM-HHL模擬整個地球表面時,在1公里×1公里的空間分辨率,需要40個量子比特;在1米×1米的空間分辨率,需要45個量子比特。結果表明,在充足的物理量子計算資源條件下,HASM-HHL算法具有更高求解精度,相對于經典算法有指數級加速效果。

計算域大小和操作HASM-HHL所需的量子比特總數之間的關系

此前,HASM方法已成功應用于各種空間尺度的數字高程模型構建,以及生態多樣性變化、人口動態、土壤屬性動態、食物供給動態、碳儲量動態、二氧化碳濃度變化、氣候變化和新冠傳播動態等模擬分析。

基于此次研究,HASM-HHL算法可為前述各種數值應用提供新的算法框架,也為后續更多的復雜計算問題提供了新的思路。未來,這一算法有望在模擬分析地球表層系統,及其生態環境要素領域獲得更廣泛應用。

前述研究成果獲得國家自然科學基金重點項目資助。

    责任编辑:李躍群
    校对:張艷
    澎湃新闻报料:021-962866
    澎湃新闻,未经授权不得转载
    +1
    0
    收藏
    我要举报
            查看更多

            扫码下载澎湃新闻客户端

            沪ICP备14003370号

            沪公网安备31010602000299号

            互联网新闻信息服务许可证:31120170006

            增值电信业务经营许可证:沪B2-2017116

            © 2014-2025 上海东方报业有限公司

            反馈
            免水百家乐官网的玩法技巧和规则 | 大发888娱乐城登陆| 罗浮宫百家乐官网的玩法技巧和规则 | 百家乐九| 属鼠做生意办公桌摆貔貅好不好 | 大发888皇冠娱乐城| 百家乐在线投注网| 百家乐官网越长的路| 百家乐冯氏坐庄法| 皇冠百家乐官网的玩法技巧和规则 | 足球心水| 大发888真钱娱乐城下载| 基础百家乐的玩法技巧和规则 | 百家乐官网赢家打法| 百家乐官网注码论坛| 大发888官方网站登录| 百家乐二路珠无敌稳赢打法| 百家乐有没有绝| 网上百家乐官网哪家较安全| 武山县| 鑫鼎娱乐| 黄大仙区| 崇信县| 網絡博彩| 英皇娱乐| bet365代理| 大发888登录器下载| 时时博百家乐的玩法技巧和规则 | 成都百家乐官网牌具| 路单百家乐官网的玩法技巧和规则| 百家乐官网7赢6| 金臂百家乐官网开户送彩金| 徐水县| 家居| 百家乐官网最新的投注方法| 百家乐官网游戏机路法| 太阳城百家乐官网公司| 百家乐官网五湖四海娱乐场 | 海城市| A8百家乐官网娱乐城| 泰州市|