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A quantum-inspired tensor network for physics-informed neural networks and satellite images

Otgonbaatar, Soronzonbold und Kranzlmüller, Dieter (2023) A quantum-inspired tensor network for physics-informed neural networks and satellite images. QTML 2023, 2023-11-18 - 2023-11-24, Geneva, Switzerland.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis 2 Januar 2025
849kB

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/199187/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:A quantum-inspired tensor network for physics-informed neural networks and satellite images
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:2 Januar 2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:tensor network, quantum machine learning, quantum computing, physics-informed neural networks, satellite images, hyperspectral datasets
Veranstaltungstitel:QTML 2023
Veranstaltungsort:Geneva, Switzerland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:18 November 2023
Veranstaltungsende:24 November 2023
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:15 Nov 2023 14:12
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:59

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