Инженеры Исследовательского центра армии США предложили инновационное решение для предотвращения лесных пожаров. Они используют возможности квантовых вычислений для оптимизации развертывания так называемых огненных поясов.
Как квантовая энергия помогает бороться с лесными пожарами
Создание противопожарных полос, то есть участков с удаленной или измененной растительностью, является одним из ключевых инструментов замедления или остановки распространения лесных пожаров. Однако их правильное размещение представляет собой сложную задачу. Как заявил Сэмюэл Дент , математик-исследователь из Центра исследований и разработок инженеров армии США (ERDC) , традиционные практики во многом опираются на личный опыт специалистов, работающих в определенном месте. Поэтому команда ERDC решила подойти к проблеме более системно и использовать математическую оптимизацию для поиска наиболее эффективных решений.
Для анализа лесных массивов и определения идеального расположения противопожарных полос ученые адаптировали методы моделирования разделения сетей, которые по своему принципу схожи с методами, используемыми, например, в эпидемиологии для отслеживания распространения заболеваний. Они преобразовали лесные массивы в математическую сеть , где отдельные кластеры деревьев были представлены узлами (всего 1492 в тестовой модели), а потенциальные пути распространения пожара между ними были представлены ребрами (4637).
Они также включили в модель данные о максимальном расстоянии распространения искр и углей, т. е. о том, насколько далеко ветер может перенести горячие частицы и вызвать новый пожар. Затем они провели вычисления, чтобы найти оптимальное разбиение сети, используя квантовый компьютер от D-Wave. По словам Дента, еще одним нововведением стала возможность иметь почти идентичное, но не обязательно абсолютно идентичное, распределение зон, что открывало больше возможностей для размещения ремней, сохраняя при этом защитную функцию.
Группа протестировала свой квантовый подход на лесных территориях недалеко от Санта-Крус , Калифорния, и сравнила его результаты с традиционной техникой создания противопожарных полос вдоль горных хребтов. Квантовый подход оказался чрезвычайно эффективным. Он достиг лучших результатов, чем традиционные методы, независимо от того, была ли система настроена на минимизацию использования ресурсов (т. е. площади, необходимой для полос) или на максимизацию защитного лесного покрова. В сценариях с использованием 190 акров для противопожарных полос квантовое решение последовательно превосходило традиционные методы по показателям защиты лесов. Кроме того, система позволяет гибко регулировать баланс между минимизацией площади ремня и сохранением оптимальной защиты.
Изображение: Pexels
Источник: iotworldtoday.com