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编者按： 2022年10月13日是第33个国际减灾日，今年主题是“早预警、早行动”。近年来，成都超算中心不断加强算力在防灾减灾领域的深入应用，如山地泥石流预报预警、地震预测预警等，不断提高应急管理的科学化、专业化、智能化、精细化水平，筑牢防灾减灾救灾人民防线，喜迎党的二十大胜利召开。海洋，是世界上最大的自然生态系统，在实现人类经济社会可持续发展、应对气候变化等方面发挥着不可或缺的作用。而在茫茫大海中，如何才能预测地震防灾减灾，如何知道哪些地方蕴藏着丰富的自然资源呢？目前，解决这个难题最有效的方法是地震勘探方法。国际上，海上油田90%都是采用的地震勘探法，通过人工激发地震波，并分析地震波在岩层中传播的方式，从而定位海底是否有石油及其具体位置。近年来，随着超算技术和数据采集技术的不断发展，地震勘探法也随之发生着新的变革。为了加快我国海上石油勘探技术的发展。国家超算成都中心受中国科学院大学委托，参与国家重点研发项目【新一代海上高精度地震海量数据处理软件平台研发】的子课题——智能化海上高精度地震数据处理关键技术，并为其开发具有一般性流程的智能化数据预处理平台。 9 a) U9 H/ V# S% u- |& @
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7 h$ r1 `0 G1 N: P) z. V 什么是海上地震勘探？ 想要在茫茫大海之中找到石油，就需要借助物探船等专业设备，海上地震勘探就是通过专业设备给海底地层做“核磁共振”，从而通过形成的立体图像，确定海地自然资源所存在的区域。在传统地震勘探的地震资料采集过程中，一般采用固定距离地人工引爆炸药制造地震，利用监听点收集到的地震反射波信息进行计算和定位。而针对海上地震勘探，一般采用空气炮作为震源激发人工地震，再由船用长拖缆拖着固定深度的海洋检波器接收回来的地震波，最终通过分析，确认海底资源的分布及位置。SUPERCOMPUTING 7 k- Z2 ^! i/ C. s! }
海上地震勘探数据处理平台 ! M9 ]/ D" i- b4 j' v
“超算+”让资源定位更精准 研究人员表示，在传统海上勘探地震领域，由于数据量大、计算量大、实时性不高等特性，大多数计算任务由勘探公司建立或委托超算集群进行存储和计算作业。而在现有的技术中，人工智能应用往往在设计时没有考虑耦合超算集群高算力、集中存储和节点间高速通讯的优势。 海上勘探：由船拖曳的空气枪矩阵制造人工地震示意图为了最大化利用爆炸式增长的海上地震数据，成都超算中心结合自身优势，构建智能化海上地震数据处理的人工智能应用环境，将人工智能的高性能、高精度、高智能化的应用与地震勘探领域在传统超算的特性和优势相结合，处理勘探过程中人工地震波在地质层中的反射数据。8 ]. Q' M8 Q. @6 I$ r* L1 I. L
精确地确定每个波在地层中的反射波抵达时间，并以此为依据确定地层深度和地层物质特性、种类，助力勘探任务的高效完成。 此外，为了解决地震事件数量多、人工拾取低效易犯错等技术问题，中国地震局地球物理研究所的赵明博士提出了应用深度学习U型网络训练和自动识别和拾取的解决办法，利用大量地震数据样本建立数据集，相较传统方法提升了拾取精度和召回率。成都超算中心的解决方案专家柴华指出该方法的超算应用化可行性，与技术工程师胡健一起和赵明博士讨论技术细节，设计方案并完成移植工作，现已成为上文所述应用的一部分，部署在成都超算中心。目前，该软件总体功能达到国际先进水平，是中国石油物探特色技术的有效载体。 地震勘探人工地震在岩层中反射的计算示意图& |3 P8 e6 i- m: @, y3 c9 O" |
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广泛应用
) h( k6 ]2 t- z6 c$ B% U! G 可实现自然地震预测预警 除此之外，该应用还可以完成自然地震初至波拾取工作，可以在自然地震发生后并被监听到的1秒内快速拾取波峰时间。地球物理学家可以依据该时间推算地震波抵达时间和传播到若干公里外城市、村镇的所需时间，从而达成快速反应，精准预警的效果。
从浩瀚无垠的宇宙，到神秘莫测的海洋，国家超算成都中心将不断发挥算力优势，提高超算应用服务，努力在发展海洋经济、建设海洋生态文明和参与全球海洋治理等重点领域实现新突破、取得新成就，奔赴属于中国科技创新的星辰大海。 END
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应用成果 | 成都超算助力“美丽中国”建设
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