Earth imaging satellites are a crucial part of our everyday lives that enable global tracking of industrial activities. Use cases span many applications, from weather forecasting to digital maps, carbon footprint tracking, and vegetation monitoring. However, there are also limitations; satellites are difficult to manufacture, expensive to maintain, and tricky to launch into orbit. Therefore, it is critical that satellites are employed efficiently. This poses a challenge known as the satellite mission planning problem, which could be computationally prohibitive to solve on large scales. However, close-to-optimal algorithms can often provide satisfactory resolutions, such as greedy reinforcement learning, and optimization algorithms. This paper introduces a set of quantum algorithms to solve the mission planning problem and demonstrate an advantage over the classical algorithms implemented thus far. The problem is formulated as maximizing the number of high-priority tasks completed on real datasets containing thousands of tasks and multiple satellites. This work demonstrates that through solution-chaining and clustering, optimization and machine learning algorithms offer the greatest potential for optimal solutions. Most notably, this paper illustrates that a hybridized quantum-enhanced reinforcement learning agent can achieve a completion percentage of 98.5% over high-priority tasks, which is a significant improvement over the baseline greedy methods with a completion rate of 63.6%. The results presented in this work pave the way to quantum-enabled solutions in the space industry and, more generally, future mission planning problems across industries.


翻译:地球成像卫星是我们日常生活的一个关键部分,使我们能够对工业活动进行全球跟踪。使用案例涉及许多应用,从天气预报到数字地图、碳足迹跟踪和植被监测等,但也存在局限性;卫星难以制造、维修费用昂贵、难以发射进入轨道。因此,必须高效使用卫星。这构成了被称为卫星任务规划问题的挑战,在计算上可能无法大规模解决的卫星任务规划问题。然而,近于最佳的算法往往能够提供令人满意的解决方案,例如贪婪的加固学习和优化算法。本文件介绍了一套量子算法,以解决飞行任务规划问题,并展示了迄今为止所实施的经典算法的优势。问题在于最大限度地增加在包含数千项任务和多颗卫星的真数据集上完成的高度优先任务的数量。这项工作表明,通过解决方案链和集群、优化和机器学习算法,最有可能找到最佳解决方案。最显著的是,本文件表明,混合的量子强化算法强化算法可以达到98.5%的完成率超过目前所执行的经典算法的典型算法。在高优先级化的行业中,普遍地改进了63%的完成率。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
全球首个GNN为主的AI创业公司,募资$18.5 million!
图与推荐
1+阅读 · 2022年4月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
20+阅读 · 2021年9月22日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
全球首个GNN为主的AI创业公司,募资$18.5 million!
图与推荐
1+阅读 · 2022年4月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员