地球物理计算机的变革

历史上地球物理计算机经历过4次重大变革:20世纪70年代的主机+数组处理机、80年代的向量计算机、90年代的工作站和并行计算机,以及21世纪的集群计算机。计算机技术的进步对于油气地球物理计算机应用技术的进步有着深远的影响。当前计算机面临新的变革——向多核/众核的转折,将引发编程模型的变革和串行计算时代的结束,物探软件开发人员需要注重开发和应用并行编程工具,研究并行算法结构与编程模型,发展程序性能优化技术和人机交互技术。

可重构计算技术及其在地球物理中的应用前景

石油地球物理勘探一直是高性能计算技术的主要应用领域之一,集群已成为高性能计算的主流体系架构。但是,随着地球物理计算对高性能计算需求的不断提升,集群系统节点规模不断提高,一方面大大提高了系统建设、运行、维护、管理及应用软件开发的复杂性,另一方面在提高系统总体性能方面也越来越受到较大的制约。基于现场可编程门阵列(FPGA)的可重构计算技术,将有可能在不远的将来替代集群计算技术成为高性能计算的主流技术。在可重构计算系统中,硬件信息(可编程器件的配置信息)可以象软件程序一样被动态调用或修改。可重构计算技术将硬件软件化,使可重构计算系统既具有软件计算方式的灵活性和可升级性,又具有硬件计算系统的高性能和并行性。可重构计算技术的特点使得它在地球物理计算领域具有广阔的应用前景,部分研究结果已经向我们展示了这种前景。

计算机前沿技术在地球物理中的应用——下一代地震计算机将会是什么样子?

主要讨论计算机前沿技术在地球物理中的应用前景,涉及GPGPU,Larrabee,FPGA,Cell处理器的应用前景、下一代地震成像计算机、地震解释计算机、地震解释自动化和计算智能以及高度"沉浸"的虚拟现实环境。其中,GPGPU,Larrabee,FPGA,Cell处理器等技术在地球物理中的应用,主要取决于:①能够达到的实际持续速度;②编程的难易程度;③用户购买特殊硬件是否存在风险。目前,多核处理器在地球物理中的应用发展最为迅速。对于下一代地震成像技术(逆时偏移技术)而言,需要非常高性能的计算机。地震解释计算机主要通过网络连接高性能计算机,可支持高性能地震解释和解释自动化,计算机智能将得到进一步发展,虚拟现实技术也将进一步促进基于计算机网络的地震采集、处理和解释一体化。

地球物理学及地球动力学研究与计算数学

地球物理学是20世纪,特别是在其中叶以后迅速发展起来的一门边缘科学.它以物理学、数学和信息科学为依托,并与地质学、地球化学密切结合;以研究和探索地球内部介质的属性、结构变异和深部物质与能量的交换、深层过程和动力学响应.这在促进社会与经济的发展和科学与技术的进步中占有重要地位,因为大量资源的需求和自然灾害的防范在人类生活和生存空间以及可持续发展中乃核心所在.在研究和探索这一系列的地球科学问题的进程中,首先必须通过地表进行高精度的地球物理探测、观测和高分辨率的数据采集,进而利用不同的数学方法反演计算地球内部介质的精细结构和其物理力学过程与动力学响应.基于此,本文主要讨论了:1)地球物理学和地球动力学的发展趋势及特点;2)地球物理学的发展对计算数学的需求;3)地球动力学和数值模拟与计算地球物理学.最后对这些问题和基本导向进行了讨论.

地球物理学正、反演的研究分析

利用正、反演的研究方式对地球进行分析研究,之前就有学者通过几何学的理论对地球进行正、反演计算;计算完成之后可以进行相应的假设,具体可以进行各向同性、完全弹性以及无限均匀等假设,采用声波方程完成相应的计算;然后需要在声波波动方程的计算条件下对黏弹性介质和双相介质进行相应的正、反计算。但是在实际分析研究过程中,实际的介质并不是各向同性、均匀以及拥有完全弹性,因此,对人们研究演算地下介质以及实际的地球结构的真相会造成一定的影响。

苏拉威西岛北部左旋走滑与俯冲后撤的动力学分析

苏拉威西岛北部属于马鲁古海板块,其主体是北苏拉威西海沟俯冲带与帕卢-科洛左旋走滑断裂所围限的岛北支和岛东支。大约5 Ma前,苏拉群岛沿Sorong断层与苏拉威西岛东支碰撞,导致北苏拉威西海沟俯冲后撤,引起了岛北支顺时针旋转约20°~25°,同时,西侧的帕卢-科洛断层发生了约4 cm/a的左旋走滑。本文利用综合地球物理方法,计算了该区三维温度、速度、黏性特征,认为:苏拉威西岛北部在左旋走滑、俯冲后撤过程中,地壳以脆性变形为主,但由于北苏拉威西海沟俯冲带在地壳内形成南向倾斜的软弱层,Moho面和地形“镜像”区域内形成脆、韧变形共存的组合。地幔变形为韧性变形,深度约100 km的上地幔低速流变层是地幔韧性变形的主控层位。在周边板块边界不断移动的动力学背景中,苏拉威西岛北部在地壳尺度以收缩-伸展变形为主,在岩石圈尺度以旋转变形为主。

量子计算在石油物探中的应用前景分析

本文简要概述了量子计算的发展历程,阐述了量子计算的基本概念和特点,对常用的量子优化算法做了介绍.探讨了量子计算在计算地球物理领域的应用实例,并对量子计算在石油物探领域的应用前景做了分析,量子计算与人工智能的结合必将在油气勘探领域发挥重要作用.