基于量子增强的参数高效学习用于台风轨迹预测

台风轨迹预测对于灾害防范至关重要,但由于大气动力学的复杂性以及深度学习模型的资源需求,该任务在计算上仍然具有挑战性。Quantum-Train(QT)是一种混合量子-经典框架,利用量子神经网络(QNNs)在训练期间生成可训练参数,从而在推理时无需量子硬件。基于QT在图像分类、强化学习、洪水预测和大语言模型(LLM)微调等多个领域的成功应用,该研究团队提出了量子参数适应(QPA)方法,用于高效的台风预测模型学习。QPA与基于注意力的多卷积门控循环单元(Multi-ConvGRU)模型相结合,实现了参数高效训练,同时保持了预测精度。该工作首次将量子机器学习(QML)应用于大规模台风轨迹预测,为气候建模提供了一种可扩展且节能的方法。研究结果表明,QPA在保持性能的同时显著减少了可训练参数的数量,通过混合量子-经典学习使高性能预测更加易于实现和可持续。

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