nsu_nyzyatkov_201707.pdf

Отчёт за время пользования кластером при обучении в аспирантуре ФИТ НГУ 2013-2016

• Зятьков Николай Юрьевич – асс. преподавателя ФИТ НГУ, программист ОКТ ФИТ
• Айзенберг Аркадий Маркович – к.ф.-м.н., доцент, с.н.с. ИНГГ СО РАН
• Кабанихин Сергей Игоревич – член-корр. РАН, профессор, Директор ИВМиМГ СО РАН

'Сейсмический метод исследования недр Земли использует отраженные волны для послойного восстановления структуры и свойств реальной среды по наблюдаемым данным. Для случая покрывающей среды с сильной латеральной неоднородностью (соляные тела, базальтовые слои, рифовые структуры и т.д.) построение сейсмического изображения – требующая затрат задача, которая привлекает огромное внимание при поисках нефтяных месторождений. Наличие больших скоростных контрастов, неоднородностей, анизотропии и затухания вкупе со сложными формами геологических границ понижает разрешающую способность сейсмики. Современные методы построения изображения среды развиваются с учетом все более сложных моделей и с применением более прецизионных алгоритмов.

Строгая теория операторов прохождения и распространения-дифрагирования (ТОПРД) (A.M. Aizenberg & A.A. Ayzenberg, 2015), развитая в последнее время, дает точное аналитическое решение прямой задачи для неоднородной среды с произвольными кусочно-гладкими границами в форме суперпозиции волновых сигналов многократно отраженных и преломленных волн согласно их волновому коду (последовательности проходимых слоев). Каждый отдельный сигнал описывается композицией поверхностных физически реализуемых интегральных операторов распространения-дифрагирования, описывающих распространение волн в неоднородных слоях с учетом многократной дифракции на ребрах, вершинах и вогнутых гладких частях их границ, и операторов прохождения конволюционного типа, описывающих отражение и преломление на гладких частях границ.

Для численной реализации аналитической теории операторов прохождения и распространения-дифрагирования был предложен метод наложения концевых волн (МНКВ) (Zyatkov и др., 2016). Данный алгоритм использует аппроксимации операторов прохождения и распространения-дифрагирования в диапазоне сейсмических частот и способен имитировать нерегулярности в волновом поле, например, каустики, и порождать дифракции, головные и огибающие волны, которые не могут быть должным образом учтены при моделировании с помощью асимптотической лучевой теории или геометрической теории дифракции. Цель работы состояла в реализации алгоритма МНКВ в виде программного комплекса и его адаптации для графических ускорителей посредством технологии NVIDIA CUDA для получения существенного прироста производительности программы.'

1. Н.Ю. Зятьков, А.А. Айзенберг, А.М. Айзенберг. Высокооптимизированная реализация процедуры распространения волнового поля в трёхмерных геологических средах с адаптацией для GPU-кластера. Вестник НГУ Серия: Информационные технологии, Том 14, Выпуск №2 (2016), с. 38-51. (ИФ РИНЦ 0.266)
2. Н.Ю. Зятьков, А.А. Айзенберг. Высокооптимизированная реализация вычисления матрицы тени для моделирования каскадной дифракции в геологических слоях. Вестник НГУ Серия: Информационные технологии, Том 14, Выпуск №2 (2016), с. 17-37. (ИФ РИНЦ 0.266)
3. Свидетельство № 2015662020. Высокооптимизированный программный комплекс МНКВ для дифракционного моделирования // Зятьков Н.Ю., Айзенберг А.А., Айзенберг А.М.; Федеральная служба по интеллектуальной собственности РФ (Роспатент) – заявка № 2015617805, дата поступления 25 августа 2015 г, зарегистрирована 16 ноября 2015.
4. Zyatkov N., Romanenko A., Ayzenberg A.A., Aizenberg A.M., and Andersson F. Modeling of seismic waves in layers with shadow boundaries in terms of unsparse propagation-absorption matrices: realization and optimization. The Join International Conference on Human-Centered Computer Environments, March 8-13, 2012, Aizu-Wakamatsu & Hamamatsu, Japan, pp. 101-105.
5. Zyatkov N., Ayzenberg A., Aizenberg A.M., Romanenko A., and Andersson F. Modeling of cascade diffraction in terms of unsparse propagation-absorption matrices – realization and optimization for GPU. Extended Abstracts, 74th EAGE Conference and Exhibition, Copenhagen, Denmark, 4-7 June 2012, P288.
6. Ayzenberg A.A., Aizenberg A.M., Zyatkov N.Y., and Andersson F. Single-diffraction approximation of the feasible Green’s function in geometrical shadow zones. Extended Abstracts, 74th EAGE Conference and Exhibition, Copenhagen, Denmark, 4-7 June 2012, P287.
7. Zyatkov N., Ayzenberg A., Aizenberg A.M., and Romanenko A. Highly-optimized TWSM Algorithm for Modeling Cascade Diffraction in Terms of Propagation-absorption Matrices. Extended Abstracts, 75th EAGE Conference and Exhibition, London, England, 10-13 June 2013, Th-P02-11.
8. A. Ayzenberg, N. Zyatkov, A. Stovas, and A.M. Aizenberg. Double-diffraction Approximation of the Feasible Green's Function in Geometrical Shadow Zones. Extended Abstracts, 75th EAGE Conference and Exhibition, London, England, 10-13 June 2013, Th-P02-10.
9. A.A. Ayzenberg, N. Zyatkov, A. Stovas, A.M. Aizenberg. Subsalt Illumination by the Feasible Green’s Function of Covering Sediments. EAGE/SPE Workshop on Subsalt Imaging. The Challenges of Subsalt Exploration and Imaging in Deep Water of the Middle East and North Africa. Limassol, Cyprus, 16-19 February 2014, SS09.
10. A.A. Ayzenberg, N.Y. Zyatkov, A. Stovas, A.M. Aizenberg. The Feasible Near-front Wavefield Below Salt Overhang in Terms of Cascade Diffraction. Extended Abstracts, 76th EAGE Conference & Exhibition, Amsterdam, Netherlands, 16-19 June 2014, We P06 06.
11. A.M. Aizenberg, N.Y. Zyatkov, A.A. Ayzenberg, E.Z. Rakshaeva. New concepts of the transmission-propagation operator theory in seismic diffraction modeling and interpretation. Extended Abstracts, 76th EAGE Conference & Exhibition, Amsterdam, Netherlands, 16-19 June 2014, We P06 07.
12. Н.Ю. Зятьков, А.А. Айзенберг, Е.Ж. Ракшаева, А.М. Айзенберг. Прототип высокоптимизированного пакета TWSM для дифракционного моделирования сейсмических волновых полей с адаптацией под GPU-кластер. Журнал «Сибирские электронные математические известия» в «Труды V международной молодежной школы-конференции "Теория и численные методы решения обратных и некорректных задач"», Том 11, с. 35-40 (2014).
13. Ракшаева Е.Ж., Зятьков Н.Ю., Нефедкина Т.В., Айзенберг А.М. 3D моделирование волновых полей, отраженных от криволинейных границ, методом МНКВ с модифицированным коэффициентом отражения. Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. науч. конгр., Новосибирск, Россия, 16–18 апреля 2014 г., Т. 3, с. 37-42. - <nowiki>N. Zyatkov, A.A. Ayzenberg, K.O. Omosanya, A. Romanenko, A.M. Aizenberg. Evaluation of diffracted wavefields below the salt stringer using the transmission-propagation operator theory and TWSM software package. Proceedings of the 2nd International Conference on Applications in Information Technology (ICAIT-2016), October, 6-8, 2016, University of Aizu, Aizu-Wakamatsu, Japan, p. 21-24.