中科院地理資源所公開一項量子計算氣象專利

3月12日消息（南山）據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局，中國科學院地理科學與資源研究所、河南科技大學公開了一項“一種基于量子計算的氣溫數(shù)據(jù)空間模擬方法和系統(tǒng)”專利。公開號：CN118886297B；發(fā)明人：岳天祥；焦毅蒙；趙娜；杜正平；鄧佳音。

專利內(nèi)容顯示，本申請涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領域，特別涉及一種基于量子計算的氣溫數(shù)據(jù)空間模擬方法和系統(tǒng)。

高精度曲面建模(High Accuracy Surface Modeling，簡稱HASM)方法我國學者原創(chuàng)的一種生態(tài)環(huán)境要素空間模擬方法，該技術(shù)解決了半個世紀以來困擾曲面建模過程中的誤差問題和多尺度問題。HASM已經(jīng)被廣泛應用于生態(tài)環(huán)境要素的曲面模擬過程中，比如數(shù)字地面模型構(gòu)建、氣候變化分析、人口空間分布、土壤屬性空間分布、生態(tài)系統(tǒng)空間分布和森林碳儲量模擬等，已經(jīng)成為了生態(tài)環(huán)境要素模擬領域重要的數(shù)學方法。

HASM方法在進行生態(tài)環(huán)境要素模擬時擁有很高的模擬精度，但是隨著模擬區(qū)域和數(shù)據(jù)量的增大，模擬所用的時間會指數(shù)增加，使用傳統(tǒng)計算機運行HASM算法過程中存在計算速度慢和大內(nèi)存需求問題。為了解決這兩個主要問題，業(yè)界發(fā)展了一系列面向傳統(tǒng)計算機的高時算法，例如：預處理共軛梯度法、多重網(wǎng)格法、適應算法和平差算法等，雖然這些算法大幅度提高了HASM的大數(shù)據(jù)處理能力，然而，這些算法還沒有從根本上解決運算速度慢的問題。

因此，需要提供一種針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足的改進技術(shù)方案。

本實施例通過引入HHL算法來獲得HASM計算效率的提高，考慮到HHL算法是一種求解線性方程組的純量子算法，而量子計算機尚處于發(fā)展起步階段，其所能提供的量子比特數(shù)有限，本實施例首先按照目標分辨率在研究區(qū)生成網(wǎng)格；基于量子計算機的硬件條件來確定滑動窗口大小，并使用滑動窗口方法將研究區(qū)的網(wǎng)格劃分為子窗口，這樣的劃分使得整體模擬任務被轉(zhuǎn)換為多個分塊模擬任務，并且每個分塊的大小與量子計算機的硬件條件相適應，在此基礎上構(gòu)建子窗口對應的HASM主方程并使用量子計算的HHL算法求解，實現(xiàn)了量子計算與HASM結(jié)合的真正落地，大幅度提高了HASM處理生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的效率。

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