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Quantum-Inspired Tensor Network for Earth Science

Otgonbaatar, Soronzonbold und Kranzlmüller, Dieter (2023) Quantum-Inspired Tensor Network for Earth Science. In: International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), Seiten 788-791. IGARSS 2023, 2023-07-16 - 2023-07-21, Pasadena, CA, USA. doi: 10.1109/IGARSS52108.2023.10282577. ISBN 979-8-3503-2010-7.

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2MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10282577

Kurzfassung

Deep Learning (DL) is one of many successful methodologies to extract informative patterns and insights from ever-increasing noisy large-scale datasets (in our case, satellite images). However, DL models consist of a few thousand to millions of training parameters, which require tremendous electrical power for extracting informative patterns from noisy large-scale datasets (e.g., computationally expensive). Hence, we employ a quantum-inspired tensor network for compressing trainable parameters of physics-informed neural networks (PINNs) in Earth science. PINNs are DL models penalized by enforcing the law of physics; in particular, the law of physics is embedded in DL models. In addition, we apply tensor decomposition to HyperSpectral Images (HSIs) to improve their spectral resolution. A quantum-inspired tensor network is also the native formulation to efficiently represent and train quantum machine learning models on big datasets on GPU tensor cores. Furthermore, the key contribution of this paper is twofold: (I) we reduced the number of trainable parameters of PINNs by using a quantum-inspired tensor network, and (II) we improved the spectral resolution of remotely sensed images by employing tensor decomposition. As a benchmark PDE, we solved Burger’s equation. As practical satellite data, we employed HSIs of Indian Pine, USA, and of Pavia University, Italy.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198989/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Quantum-Inspired Tensor Network for Earth Science
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Otgonbaatar, SoronzonboldSoronzonbold.Otgonbaatar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kranzlmüller, Dieterkranzlmueller (at) ifi.lmu.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2023
Erschienen in:International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/IGARSS52108.2023.10282577
Seitenbereich:Seiten 788-791
ISBN:979-8-3503-2010-7
Status:veröffentlicht
Stichwörter:quantum computing, quantum machine learning, physics-informed neural networks, physics-informed artificial intelligence, quantum physics-informed neural networks, quantum physics-informed artificial intelligence, earth observation, remote sensing, quantum computing for Earth observation (QC4EO), quantum computing for remote sensing (QC4RS)
Veranstaltungstitel:IGARSS 2023
Veranstaltungsort:Pasadena, CA, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:16 Juli 2023
Veranstaltungsende:21 Juli 2023
Veranstalter :IEEE
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Künstliche Intelligenz
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > EO Data Science
Hinterlegt von: Otgonbaatar, Soronzonbold
Hinterlegt am:10 Nov 2023 09:59
Letzte Änderung:01 Aug 2024 03:00

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