Estrategia de implementación de la Inversión de Onda Completa (FWI) 2D Elástica en el dominio del tiempo en GPU

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dc.contributor.advisorSánchez Galvis, Iván Javier
dc.contributor.advisorRamírez Silva, Ana Beatriz
dc.contributor.authorPáez Chanagá, Anderson
dc.contributor.evaluatorSalamanca Becerra, William Alexander
dc.contributor.evaluatorNiño Niño, Carlos Andrés
dc.date.accessioned2022-04-01T04:03:55Z
dc.date.available2022-04-01T04:03:55Z
dc.date.created2021
dc.date.issued2021
dc.description.abstractLa inversión de onda completa (FWI) elástica 2D es un procedimiento utilizado en la industria de Oil and Gas para obtener imágenes del subsuelo de alta resolución con el fin de facilitar la localización de dichos minerales; sin embargo, su implementación presenta un reto computacional debido a la enorme cantidad de información por procesar y los amplios tiempos de ejecución. En este trabajo fue desarrollada una estrategia computacional para implementar FWI usando técnicas HPC que incluyen paralelismo en GPU y programación secuencial en CPU. La estrategia explora 3 tácticas que involucran el diseño de hilos 2D, la memoria reducida en CPML y almacenamiento de campo en VRAM; de esta forma se busca reducir la cantidad de memoria utilizada y usar más eficientemente los recursos de la GPU. La estrategia fue evaluada usando 2 modelos (CPS y Overthrust 2D) con distintos niveles de complejidad, posteriormente se evalúan los modelos finales de parámetros elásticos por inspección visual y usando las métricas MSE y función de costo. El desempeño computacional fue medido a través del tiempo de ejecución, porcentaje de utilización de GPU y consumo de VRAM. Los resultados muestran que el algoritmo con la estrategia propuesta es funcional generando imágenes de reconstrucción de los parámetros adecuados incluso al considerar modelos complejos, estos resultados sugieren que la implementación de FWI 2D elástica programada puede ser utilizada con modelos reales.
dc.description.abstractenglishElastic 2D Full Waveform Inversion (FWI) is a state-of-art procedure used in Oil and Gas industry to obtain high resolution subsurface earth images that boost the mineral exploration procedures by easing the location of those resources; however, it presents a computational challenge to implement due to the enormous amount of data to process and extended execution times. In this work, it was developed a computational strategy for programming the FWI algorithm which take advantage of newly HPC computing by joining forces of parallelism in GPU and sequential programming in CPU. The strategy includes three computational techniques which are 2D thread layouts, CPML reduced memory and VRAM storage of wavefield propagation; in this way, it is intended to reduce the total memory consumed and to use the GPU resources efficiently. The strategy was evaluated by executing in 2 different models (CPS and Overthrust 2D) which have distinct levels of complexity and evaluating the final models for elastic parameters obtained both visual and using MSE- cost function adjustment metrics. Computational performance was measured through execution time, compute utilization and VRAM consumption metrics. Results show that the algorithm with proposed strategy is fully functional in tests giving accurate reconstructed images of elastic parameters considering both simple or complex models, those results permit to suggest that the elastic 2D FWI implementation could be tested with real models.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Electrónica
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9486
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Electrónica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectInversión de Onda Completa
dc.subjectModelado de Onda Elástico
dc.subjectComputación de Alto Desempeño
dc.subjectGPU
dc.subject.keywordFull Waveform Inversion
dc.subject.keywordElastic Wave Modeling
dc.subject.keywordHigh Performance Computing
dc.subject.keywordGPU
dc.titleEstrategia de implementación de la Inversión de Onda Completa (FWI) 2D Elástica en el dominio del tiempo en GPU
dc.title.englishStrategy for implementation of elastic 2D Full Waveform Inversion (FWI) in time using a GPU
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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