15 research outputs found
Uso de la inversi贸n de onda completa (FWI) en coordenadas generalizadas para zonas de topograf铆a irregular
Full waveform inversion (FWI) has been recently used to estimate subsurface parameters, such as velocity models. This method, however, has a number of drawbacks when applied to zones with rugged topography due to the forced application of a Cartesian mesh on a curved surface. In this work, we present a simple coordinate transformation that enables the construction of a curved mesh. The proposed transformation is more suitable for rugged surfaces and it allows mapping a physical curved domain into a uniform rectangular grid, where acoustic FWI can be applied in the traditional way by introducing a modified Laplacian. We prove that the proposed approximation can have a wide range of applications, producing precise near-surface velocity models without increasing the computing time of the FWI.La inversi贸n de onda completa (FWI) ha sido usada recientemente para estimar par谩metros del subsuelo, tal como modelos de velocidad. Este m茅todo sin embargo, tiene diferentes inconvenientes cuando se aplica a zonas con topograf铆a abrupta debido a la aplicaci贸n forzada de una malla cartesiana sobre una superficie curvada. En este trabajo, presentamos una transformaci贸n de coordenadas simple que posibilita la construcci贸n de una malla curvada. La transformaci贸n propuesta es m谩s apropiada para superficies abruptas y permite mapear un dominio f铆sico curvado a una malla rectangular uniforme, donde la FWI ac煤stica puede ser aplicada de la manera tradicional introduciendo un Laplaciano modificado. Nosotros sugerimos que la aproximaci贸n propuesta puede tener un amplio rango de aplicaciones, produciendo modelos de velocidad precisos cerca a la superficie sin incrementar el tiempo de c贸mputo
The feasibility of speeding up 2D seismic migration using a specific processor on a FPGA
This paper was aimed at describing the state of the art regarding 2D migration from a software and hardware perspective. It also gives the current state of specific processing using field programmable gate array (FPGA) and then concludes with the feasibility of fully implementing 2D seismic migration on a FPGA via a specific processor. Work was used showing performance in different areas of knowledge to gain an overview of the current state of specific processing using FPGAs. As 2D seismic migration employs floating-point data, this article thus compiles several papers showing trends in floating-point operations in both general and specific processors. The information presented in this article led to concluding that FPGAs have a promising future in this area due to oil industry companies having begun to develop their own tools aimed at further optimising field exploration
The feasibility of speeding up 2D seismic migration using a specific processor on an FPGA
This paper was aimed at describing the state of the art regarding 2D migration from a software and hardware perspective. It also
gives the current state of specific processing using field programmable gate array (FPGA) and then concludes with the feasibility
of fully implementing 2D seismic migration on a FPGA via a specific processor. Work was used showing performance in different
areas of knowledge to gain an overview of the current state of specific processing using FPGAs. As 2D seismic migration employs
floating-point data, this article thus compiles several papers showing trends in floating-point operations in both general and
specific processors. The information presented in this article led to concluding that FPGAs have a promising future in this area
due to oil industry companies having begun to develop their own tools aimed at further optimising field exploration.Este art铆culo describe el estado actual del proceso de migraci贸n 2D, desde el punto de vista del software y del hardware. As铆
mismo, presenta la actualidad del procesamiento espec铆fico usando FPGA, para luego poder concluir la viabilidad de implementar
completamente el proceso de migraci贸n s铆smica 2D sobre un FPGA a trav茅s de un procesador espec铆fico. Con el fin de
obtener una visi贸n global del estado actual del procesamiento espec铆fico usando FPGA, se usaron trabajos que muestran el desempe帽o
de 茅ste, en diversas 谩reas del conocimiento. Adicionalmente, como el proceso de migraci贸n s铆smica 2D trabaja con
datos en formato de punto flotante, en este art铆culo se presentan varios trabajos que muestran las tendencias en operaciones de
punto flotante, tanto en procesadores de prop贸sito general como espec铆fico; la informaci贸n en 茅l contenida permite concluir de
manera general que los FPGA en esta 谩rea tienen un gran futuro, pues las empresas de la industria del petr贸leo han comenzado
a desarrollar sus propias herramientas con el fin de optimizar a煤n m谩s los procesos relacionados con la exploraci贸n de campos
Viabilidad de acelerar la migraci贸n s铆smica 2d usando un procesador espec铆fico implementado sobre un fpga
Este art铆culo describe el estado actual del proceso de migraci贸n 2D, desde el punto de vista del software y del hardware. As铆 mismo, presenta la actualidad del procesamiento espec铆fico usando FPGA, para luego poder concluir la viabilidad de implementar completamente el proceso de migraci贸n s铆smica 2D sobre un FPGA a trav茅s de un procesador espec铆fico. Con el fin de obtener una visi贸n global del estado actual del procesamiento espec铆fico usando FPGA, se usaron trabajos que muestran el desempe帽o de 茅ste, en diversas 谩reas del conocimiento. Adicionalmente, como el proceso de migraci贸n s铆smica 2D trabaja con datos en formato de punto flotante, en este art铆culo se presentan varios trabajos que muestran las tendencias en operaciones de punto flotante, tanto en procesadores de prop贸sito general como espec铆fico; la informaci贸n en 茅l contenida permite concluir de manera general que los FPGA en esta 谩rea tienen un gran futuro, pues las empresas de la industria del petr贸leo han comenzado a desarrollar sus propias herramientas con el fin de optimizar a煤n m谩s los procesos relacionados con la exploraci贸n de campos.This paper was aimed at describing the state of the art regarding 2D migration from a software and hardware perspective. It also gives the current state of specific processing using field programmable gate array (FPGA) and then concludes with the feasibility of fully implementing 2D seismic migration on a FPGA via a specific processor. Work was used showing performance in different areas of knowledge to gain an overview of the current state of specific processing using FPGAs. As 2D seismic migration employs floating-point data, this article thus compiles several papers showing trends in floating-point operations in both general and specific processors. The information presented in this article led to concluding that FPGAs have a promising future in this area due to oil industry companies having begun to develop their own tools aimed at further optimising field exploration
A practical implementation of acoustic full waveform inversion on graphical processing units
Recently, Full Waveform Inversion (FWI) has gained more attention in the exploration geophysics community as a data fitting method that provides high-resolution seismic velocity models. Some of FWI essential components are a cost function to measure the misfit between observed and modeled data, a wave propagator to compute the modeled data and an initial velocity model that is iteratively updated until an acceptable decrease of the cost function is reached. Since FWI is a wave equation based method, the computational costs are elevated. In this paper, it is presented a fast Graphical Processing Unit (GPU) FWI implementation that uses a 2D acoustic wave propagator in time and updates the model using the gradient of the cost function, which is efficiently computed with the adjoint state method. The proposed parallel implementation is tested using the Marmousi velocity model. The performance of the proposed implementation is evaluated using the NVIDIA GeForce GTX 860 GPU and compared to a serial Central Processing Unit (CPU) implementation, in terms of execution time. We also evaluate the GPU occupancy and analyze the memory requirements. Our tests show that the GPU implementation can achieve a speed-up of 26.89 times when compared to its serial CPU implementation.Recentemente, a invers茫o de onda completa (FWI, sigla em ingl锚s) ganhou maior aten莽茫o na comunidade de explora莽茫o geof铆sica como m茅todo de ajuste de dados, que fornece modelos de velocidades s铆smicas de alta resolu莽茫o. Alguns dos componentes essenciais do FWI s茫o uma fun莽茫o de custo para estimar a diferen莽a entre os dados observados e os dados modelados, um propagador do campo de ondas ac煤sticas para os dados modelados e um modelo de velocidade inicial, que 茅 atualizada de forma iterativa. Como o FWI est谩 baseado no m茅todo da equa莽茫o da onda, as exig锚ncias computacionais de execu莽茫o s茫o altas. Neste artigo apresentamos uma implementa莽茫o r谩pida do FWI ac煤stico 2D em tempo em uma unidade de processamento gr谩fico (GPU, sigla em ingl锚s). Esta implementa莽茫o utiliza um propagador da equa莽茫o de onda e atualiza o modelo de velocidade, utilizando o gradiente da fun莽茫o objetivo, que 茅 calculada de forma eficiente usando o m茅todo do estado adjunto. Proposta de implementa莽茫o paralela 茅 testada utilizando o modelo de velocidade Marmousi. O desempenho da implementa莽茫o proposta 茅 avaliada usando uma GeForce GTX 860 e comparada com uma aplica莽茫o de s茅rie em, um 煤nico processador, em termos de tempo de execu莽茫o. Avaliamos tamb茅m a quantidade de recursos utilizados pela GPU e analisamos os requisitos de mem贸ria. Os testes mostram que a implementa莽茫o em GPU pode conseguir uma taxa de acelera莽茫o de 26.89 vezes quando comparada com uma implementa莽茫o serial do processador.Recientemente, la inversi贸n de onda completa (FWI, por sus siglas en ingl茅s) ha ganado una mayor atenci贸n en la comunidad de exploraci贸n geof铆sica como un m茅todo de ajuste de datos que provee modelos de velocidades s铆smicas de gran resoluci贸n. Algunos de los componentes esenciales de la FWI corresponden a una funci贸n de costo para medir la diferencia entre los datos observados y los datos modelados, un propagador de onda para obtener los datos modelados y un modelo de velocidad inicial que es actualizado iterativamente hasta llegar a un valor deseado de la funci贸n de costo. Como la FWI es un m茅todo basado en la ecuaci贸n de onda, el costo computacional de su implementaci贸n es elevado. En este documento presentamos una implementaci贸n r谩pida de la FWI 2D ac煤stica en tiempo sobre una unidad de procesamiento gr谩fico (GPU, por sus siglas en ingl茅s). Esta implementaci贸n usa la ecuaci贸n de onda ac煤stica para modelar la propagaci贸n y actualiza el modelo de velocidades usando el gradiente de la funci贸n de costo, el cual es calculado eficientemente usando el M茅todo del Estado Adjunto. La implementaci贸n paralela propuesta es probada usando el modelo de velocidades Marmousi. El desempe帽o de la implementaci贸n propuesta es evaluado usando una GPU NVIDIA GeForce GTX 860 y comparado con una implementaci贸n serial sobre un procesador, en t茅rminos de tiempo de ejecuci贸n. Adicionalmente, se eval煤a la cantidad de recursos usados por la GPU y se analizan los requerimientos de memoria de la implementaci贸n. Las pruebas muestran que la implementaci贸n sobre GPU puede alcanzar un 铆ndice de aceleraci贸n de 26.89 veces si se compara con la implementaci贸n serial sobre el procesador
Optimal coding of blended seismic sources for 2d full waveform inversion in time
Full Waveform Inversion (FWI) schemes are gradually becoming more common in the oil and gas industry, as a new tool for studying complex geological zones, based on their reliability for estimating velocity models. FWI is a non-linear inversion method that iteratively estimates subsurface characteristics such as seismic velocity, starting from an initial velocity model and the preconditioned data acquired. Blended sources have been used in marine seismic acquisitions to reduce acquisition costs, reducing the number of times that the vessel needs to cross the exploration delineation trajectory. When blended or simultaneous without previous de-blending or separation, stage data are used in the reconstruction of the velocity model with the FWI method, and the computational time is reduced. However, blended data implies overlapping single shot-gathers, producing interference that affects the result of seismic approaches, such as FWI or seismic image migration. In this document, an encoding strategy is developed, which reduces the overlap areas within the blended data to improve the final velocity model with the FWI method.La inversi贸n de onda completa (FWI, por sus siglas en ingl茅s) ha llamado la atenci贸n de la comunidad de exploraci贸n de gas y petr贸leo, como una nueva herramienta para el estudio de zonas geol贸gicas complejas, en donde es necesario el desarrollo de t茅cnicas para la estimaci贸n de modelos de velocidad confiables. La inversi贸n de onda completa es un m茅todo de inversi贸n no lineal que iterativamente estima caracter铆sticas del subsuelo como la velocidad s铆smica, partiendo de un modelo inicial de velocidad y el dato adquirido en campo. Las fuentes blended o simult谩neas han sido usadas en la adquisici贸n s铆smica marina con el fin de reducir los costos de adquisici贸n, disminuyendo el n煤mero de veces que el buque de exploraci贸n debe pasar por la trayectoria delimitada de exploraci贸n. Cuando los datos blended son utilizados en la reconstrucci贸n del modelo de velocidad empleando el m茅todo FWI, evitando la etapa previa de de-blending o separaci贸n, el tiempo de procesamiento es reducido. Sin embargo, un dato blended implica la superposici贸n entre los disparos individuales contenidos en 茅l, produciendo interferencia que afecta a el resultado final de la FWI. En este documento, se desarrolla una estrategia de codificaci贸n que disminuye las zonas de superposici贸n dentro del dato blended con el fin de mejorar el modelo de velocidad final
A GPUimplementation of the second order adjoint state theory to quantify the uncertainty on FWI
The second order scattering information provided by the Hessian matrix and its inverse plays an important role in both, parametric inversion and uncertainty quantification. On the one hand, for parameter inversion, the Hessian guides the descent direction such that the cost function minimum is reached with less iterations. On the other hand, it provides a posteriori information of the probability distribution of the parameters obtained after full waveform inversion, as a function of the a priori probability distribution information. Nevertheless, the computational cost of the Hessian matrix represents the main obstacle in the state-of-the-art for practical use of this matrix from synthetic or real data. The second order adjoint state theory provides a strategy to compute the exact Hessian matrix, reducing its computational cost, because every column of the matrix can be obtained by performing two forward and two backward propagations. In this paper, we first describe an approach to compute the exact Hessian matrix for the acoustic wave equation with constant density. We then provide an analysis of the use of the Hessian matrix for uncertainty quantification of the full waveform inversion of the velocity model for a synthetic example, using the 2D acoustic and isotropic wave equation operator in time.La informaci贸n de dispersi贸n de segundo orden proporcionada por la matriz Hessiana y su inversa juegan un papel importante en la inversi贸n param茅trica y en la cuantificaci贸n de la incertidumbre. Para la inversi贸n de par谩metros, el Hessiano gu铆a la direcci贸n de descenso de manera que se alcanza el m铆nimo de la funci贸n de costo en un menor n煤mero de iteraciones. Por otro lado, proporciona informaci贸n a posteriori de la distribuci贸n de probabilidad de los par谩metros obtenidos luego de usar la inversi贸n de onda completa, como una funci贸n de la distribuci贸n de probabilidad a priori. Sin embargo, el costo computacional de la matriz Hessiana representa el principal obst谩culo de este m茅todo para su uso pr谩ctico sobre datos sint茅ticos o datos reales. La teor铆a del estado adjunto de segundo orden proporciona una estrategia para calcular la matriz Hessian exacta, reduciendo su costo computacional, ya que cada columna de la matriz se puede obtener realizando dos propagaciones hacia adelante y dos hacia atr谩s. En este art铆culo, primero mostramos una metodolog铆a para calcular la matriz Hessiana exacta usando la ecuaci贸n de onda ac煤stica con densidad constante. Luego, proporcionamos un an谩lisis del uso de la matriz Hessiana para la cuantificaci贸n de la incertidumbre de la inversi贸n de onda completa en un ejemplo sint茅tico, utilizando como operador la ecuaci贸n de onda ac煤stica 2D, isotr贸pa con densidad constante en el dominio del tiempo
Accelerated 2d FWI using the symmetry on inner product spaces
Full Waveform Inversion (FWI) is a common technique used in the oil and gas industry due to its capabilities to estimate subsurface characteristics such as material's density and sound velocity with high resolution. The 2D time domain FWI method involves the modeling of the forward wavefield of the source and the backpropagated field of the difference between the modeled and observed data. Therefore, due to its high computational cost in terms of RAM consumption and execution time, the High Performance Computing (HPC) field is very useful to deal with these problems. There are computational state-of-the-art solutions that allow to increase the execution time such as the parallel programming paradigm that involves the use of multicore processor systems. Furthermore, there are mathematical solutions leveraging on the properties of the algorithm used that make it possible to enhance performance of the method. We propose in this paper a new way to compute the FWI gradient, by taking advantage of an inner product property. Additionally, a computational strategy is combined with this proposal in the inversion scheme, thus improving FWI performance.La Inversi贸n de Onda Completa (FWI, por sus siglas en ingl茅s) es una t茅cnica com煤n en la industria de los hidrocarburos debido a la capacidad de generar perfiles de alta resoluci贸n de las caracter铆sticas del subsuelo como densidad y velocidad. La FWI 2D en el dominio del tiempo implica el modelado del campo de presi贸n generado por la fuente y del campo de presi贸n generado por la diferencia entre los datos adquiridos y los datos modelados. Debido a su alto costo computacional en t茅rminos de consumo de memoria y el tiempo de ejecuci贸n, el 谩rea de la computaci贸n de alto desempe帽o (HPC, por sus siglas en ingl茅s) se vuelve 煤til y necesario para lidiar con estos problemas. En el estado-del-arte existen estrategias computacionales que permiten incrementar el tiempo de ejecuci贸n de los algoritmos como el paradigma de la programaci贸n en paralelo, en el cual se hace uso de sistemas con procesadores multin煤cleo. Por otra parte, tambi茅n se puede aprovechar propiedades del algoritmo mediante desarrollos matem谩ticos lo cual impacta positivamente al momento de la implementaci贸n. En este trabajo se propone una nueva forma de calcular el gradiente de la FWI aprovechando una propiedad de los espacios producidos por productos internos. Adicionalmente, este planteamiento se combina con una estrategia de implementaci贸n para el manejo de memoria RAM en el esquema de inversi贸n, incrementando su desempe帽o computacional
Eficacia de la inspecci贸n de trabajo en el municipio de San Jose de C煤cuta
Evaluar la eficacia de la instituci贸n social mas importante dentro del contexto laboral nacional del territorio colombiano como es la Inspecci贸n de Trabajo, seg煤n criterios que midan la atencion que brinda la entidad al usuario y la solucion a los conflictos que presenten cualquiera de las dos partes del contrato laboral.
De igual forma a partir del conocimiento de la estructura funcional de la entidad medir el comportamiento de los fen贸menos laborales y c贸mo los enfrenta la instituci贸n y cuales herramientas usa para sus fines