Überblick
WAVE
Eine portable HPC-Toolbox zur Simulation und Inversion von Wellenfeldern
Beschreibung
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer HPC-Toolbox, mit der akustische/elastische Wellen simuliert und invertiert werden können.
Anwendungsgebiete liegen hier zunächst im Bereich der Geophysik, sind aber direkt auf die Ultraschallmedizin und andere Bereiche, in denen die Ausbreitung von Wellen eine Rolle spielt, möglich.
Die Simulation und Inversion der Ausbreitung von akustischen Wellen ist ein typisches Anwendungsfeld im Bereich des HPC.In der Regel wird es mit Hilfe von expliziten Finite-Differenzen (FD) Verfahren gelöst.
In WAVE werden etablierte FD-Verfahren weiterentwickelt und portiert werden.Dazu wird eine adaptive Diskretisierung eingeführt, die eine in komplexen Modellstrukturen notwendige höhere Abtastung und damit eine effizientere Simulation und Inversion realistischer Problemstellungen ermöglicht.
Die unausgewogene Verteilung der Rechenlast wird durch Lastbalancierung ausgeglichen. Dabei wird die zunehmende Heterogenität zukünftiger HPC-Systeme berücksichtigt werden.
Durch die geplante Erweiterung einer Bibliothek für numerische Algorithmen und Datenstrukturen entsteht eine freie HPC-Toolbox zur skalierbaren Wellensimulation und Inversion auf räumlich variablen Gittern, die sich einfach auf verschiedene Rechnerarchitekturen portieren lässt.
Die praktische Erprobung der HPC-Toolbox erfolgt exemplarisch am Beispiel der Datenbearbeitung seismischer Explorationsmessdaten bei TEEC GmbH.
Anwendungsgebiete liegen hier zunächst im Bereich der Geophysik, sind aber direkt auf die Ultraschallmedizin und andere Bereiche, in denen die Ausbreitung von Wellen eine Rolle spielt, möglich.
Die Simulation und Inversion der Ausbreitung von akustischen Wellen ist ein typisches Anwendungsfeld im Bereich des HPC.In der Regel wird es mit Hilfe von expliziten Finite-Differenzen (FD) Verfahren gelöst.
In WAVE werden etablierte FD-Verfahren weiterentwickelt und portiert werden.Dazu wird eine adaptive Diskretisierung eingeführt, die eine in komplexen Modellstrukturen notwendige höhere Abtastung und damit eine effizientere Simulation und Inversion realistischer Problemstellungen ermöglicht.
Die unausgewogene Verteilung der Rechenlast wird durch Lastbalancierung ausgeglichen. Dabei wird die zunehmende Heterogenität zukünftiger HPC-Systeme berücksichtigt werden.
Durch die geplante Erweiterung einer Bibliothek für numerische Algorithmen und Datenstrukturen entsteht eine freie HPC-Toolbox zur skalierbaren Wellensimulation und Inversion auf räumlich variablen Gittern, die sich einfach auf verschiedene Rechnerarchitekturen portieren lässt.
Die praktische Erprobung der HPC-Toolbox erfolgt exemplarisch am Beispiel der Datenbearbeitung seismischer Explorationsmessdaten bei TEEC GmbH.
Kontakt / Ansprechpartner
Prof. Dr. Thomas Bohlen
Organisatorischer Kontakt
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Fakultät für Physik
Geophysikalisches Institut (GPI)
Hertzstrasse 16
76187 Karlsruhe