在仿真期间用于检查指示的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于例如在迁移（326）或反演地震数据中的使正向（328）和反向（308）传播的波互关联（316）中更有效的检查指示策略的系统和方法。检查指示策略包括在存储器中在已检查指示时间步存储正向仿真数据，其中已存储数据足以在该时间步实行互关联，但不重启正向仿真。在其它检查点，足以重启仿真的更大量的数据可以存储在存储器中（314）。披露了用于发现优化组合，即为给定量的计算机存储器（1004），并为在优化时间步定位检查点（306，1214，1310）使两种类型的检查点的计算时间最小化的优化组合的方法。优化检查指示策略也使快速（1402）对慢速（1404）存储的使用优化化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在仿真期间用于检查指示的方法和系统关联申请的交叉参考本申请要求在2010年5月19日提交的标题为“METHODANDSYSTEMFORCHECKPOINTINGDURINGSIMULATIONS”的美国临时专利申请61/346,298的权益，其全部内容包含在此作为参考。
本专利技术一般涉及地球物理勘探的领域，并更特别涉及地震数据处理。特殊地，本专利技术涉及用于存储检查点，从而改善例如在地震数据的迁移中以逆时(timereverse)顺序访问仿真数据的计算机仿真的效率的方法和系统。
技术介绍
本节意图介绍可以与本技术的示范实施例关联的本领域各方面。该讨论据信帮助提供框架从而促进本技术的特别方面的更优理解。因此，应理解本节应据此阅读并且不必需作为现有技术的承认来阅读。许多参数估计、反演和成像方法计算应用从初始状态在时间上正向外推的步骤序列的正向仿真。关联的反演或成像方法应用从最终时间状态时间反向步进的伴随算子。该方法可以然后通过将正向仿真与在相同时间步的伴随仿真互关联，生成关于系统的信息。生成的信息可以然后用来改善用来拟合可用数据的仿真参数以及用于其它目的。例如，该信息可以用来生成目标函数的梯度或Hessian关联改变从而生成仿真参数的改变。在另一例子中，该信息可以用来创造图像，如在逆时深度迁移(RTM)中完成。这些技术为互关联计算需要以逆时顺序访问的时间正向(forward-in-time)仿真。然而，为所有时间步保存正向仿真需要的信息的大小经常超过可用存储器存储。例如，叠前逆时深度迁移(RTM)普遍用来在实行烃勘探时用地震数据将地下地球结构成像。在RTM期间，在地震试验中记录的接收器波场时间反向传播，并与震源波场的时间正向仿真互关联。这意味着时间正向源仿真必须以逆时顺序访问。直接途径是计算并保存在全部地下位置的正向传播震源波场的全部时间步。由于涉及的海量数据，因此这可以是不实际的。例如，对于标准测试项目，勘探地球物理学家协会(SEG)先进建模(SEAM)项目，这可以意味着为总数约3.36拍它字节的数据保存84吉字节地下体积的40，000个时间步。不仅需要的存储量是有问题的，而且移动该量的数据需要的访问时间也可以是有问题的。为减少需要的存储，在此称为全状态检查点的正向仿真波场状态可以定义为包括执行互关联或从给定时间步重启正向仿真需要的全部信息。全状态检查点可以然后在较小数目的仔细挑选时间步保存，因此正向仿真可以从已保存检查点重启，并向希望的时间步传播(如与在前述仔细挑选时间步保存的数据对照，术语检查点也可以用来指代该前述仔细挑选时间步)。因此，可以按需要从已保存检查点开始以逆时顺序在时间步重计算仿真。只要不再需要检查点存储器，那么其再使用于新检查点。折衷是执行更多计算从而最小化输入/输出和存储需求。只要涉及的数据大小比可用的存储器存储大得多，那么该技术可以是有用的。Griewank和Walther提出给定其中保存检查指示(checkpointed)正向仿真波场状态的可用特定存储器量的挑选应检查指示的时间步的“优化”方式。见于例如Griewank，A.，“Achievinglogarithmicgrowthoftemporalandspatialcomplexityinreverseautomaticdifferentiation”，1OptimizationMethodsandSoftware35-54(1992)；Griewank，A.，EvaluatingDerivatives：PrinciplesandTechniquesofAlgorithmicDifferentiation，SocietyforIndustrialandAppliedMathematics(Philadelphia，PA，2000)；Griewank，A.和A.Walther，“Algorithm799：Animplementationofcheckpointingforthereverseoradjointmodeofcomputationaldifferentiation”，26ACMTransactionsonMathematicalSoftware19-45(2000)。在SEAM例子中，可以假设在正向仿真中具有40，000个时间步。使用存储或存储器100在任何一个时间保存100个震源波场状态缓冲检查点，正向仿真可以使用114，747个正向仿真时间步，使用Griewank检查指示方案逆序访问。因此，以实行正向仿真的计算2.87倍的计算为代价，节省约400倍的存储空间。对于RTM应用，在慢速磁盘和快速计算的情况下，从检查点为正向仿真重计算时间步可以经常比实行访问已存储正向仿真时间步需要的输入/输出更快，即使充足的磁盘空间可用于存储正向仿真时间步中的全部。Symes应用Griewank优化检查指示作为逆时迁移的有效实施策略。Symes，W.W.，2007，Reversetimemigrationwithoptimalcheckpointing，72Geophysics(No.5)，P.SM213-SM221。由于使用波场检查指示的正向仿真的时间反转策略总是稳定的，因此检查指示法可以对包括波场衰减的物理现象的RTM是特别重要的(例如，使用P-波和S-波成像)。比较地，保存边界值和最终波场状态，并实行震源波场仿真的逆时外推的可替换RTM实施策略可以是不稳定的。进一步地，当包括衰减作为正向仿真中物理现象的部分时，在该技术中的不稳定性使其是不合适的应用策略。用于实行正向仿真的时间反转的检查指示法具有比仅用于RTM多得多的一般应用。应用是非常一般的且与任何时间步进正向仿真器关联。这些包括储层仿真器，流体流动、热传递、地质盆地建模，以及地震全波场反演(FWI)。见于例如Tarantola，A.，1984，Inversionofseismicreflectiondataintheacousticapproximation：49Geophysics1259-1266；Tarantola，A.，InverseProblemTheory：MethodforDataFittingandModelParameterEstimation，Elsevier125-133，144-258(1987)；Plessix，R.E.，“Areviewoftheadjoint-statemethodforcomputingthegradientofafunctionalwithgeophysicalapplications”，167GeophysicalJournalInternational495-503(2006)。Krebs，JR.，J.E.Anderson，D.Hinkley，R.Neelamani，S.Lee，A.Baumstein，M.D.Lacasse，“FastFull-WavefieldSeismicInversionUsingEncodedSources”，74GeophysicsP.WCC177-WCC188(2009)。该技术也可以应用于自动差分的方法。见于例如Griewank，A.，Juedes，D.和Srinivasan，“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.19 US 61/346,2981.一种用于降低计算机仿真的计算成本的方法，包含：执行检查指示策略，其中所述检查指示策略包含：选择用于存储关联检查点的时间步，其中所述关联检查点包含用于关联由所述计算机仿真生成的正向传播值的数据，并且其中所述计算机仿真不能从存储在所述关联检查点中的值重启；其中所述选择用于存储关联检查点的时间步以在(i)和(ii)之间平衡：(i)根据存储关联检查点而不是全状态检查点减小计算机存储需求，而没有能力重启所述计算机仿真，(ii)根据存储全状态检查点减小计算时间，所述计算机仿真能够根据所述全状态检查点重启；为所述关联检查点分配存储空间；以及在多个时间步中的每个处运行所述计算机仿真，其中在所述多个时间步中的每个处：源自测量数据的反向传播的仿真值与源自所述计算机仿真的所述正向传播值关联，其中所述正向传播值存储在所述关联检查点中。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：存储全状态检查点；以及从所述全状态检查点重启所述仿真。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包含确定存储全状态检查点或关联检查点的优化位置，其中所述优化位置是在图形处理器单元存储器即GPU存储器、随机访问存储器即RAM、RAM盘、磁盘驱动器或其任何组合中分配的存储空间，并且其中确定所述优化位置至少部分基于所述存储空间的访问速度。4.根据权利要求1所述的方法，其中用于所述关联检查点的存储空间小于用于全状态检查点的存储空间。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包含通过多个步骤优化所述检查指示策略，所述多个步骤包含：确定与存储所述关联检查点相关的计算成本；至少部分基于多个存储单元中的每个的访问速度和全状态检查点需要的存储空间对所述关联检查点需要的存储空间的比率，将所述计算成本最小化；以及生成包含所述多个时间步和在所述多个时间步中的每个处有待被存储的检查点类型的表格。6.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述计算成本包含：计算能够存储在快速存储单元中的关联检查点的最大数目；计算能够存储在慢速存储单元中的关联检查点的最大数目；如果任何关联检查点能够存储在快速存储中：计算如果仅使用快速存储的扫描的优化数目并添加到列表；计算如果仅使用快速存储的扫描的最小数目并添加到所述列表；如果任何关联检查点能够存储在慢速存储中：计算如果使用全部类型的存储的扫描的最小数目并添加到所述列表；计算如果使用全部的所述快速存储并在慢速存储中存储至少一个关联检查点的扫描的优化数目，并且如果小于列表上的最后值则添加到列表；将最接近所述列表上的每个值的整数值添加到所述列表；计算所述列表上每个值的所述成本；以及返回最小成本。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包含从地震数据生成地下区域的图像。8.根据权利要求1所述的方法，进一步包含将储层数据与储层仿真历史匹配。9.根据权利要求1所述的方法，其中使用全双向波动方程执行时间正向传播仿真激励脉冲。10.根据权利要求1所述的方法，其中使用基尔霍夫、波束或单向波动方程的迁移技术执行时间正向传播仿真激励脉冲。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述正向传播数据与下个时间步中的反向传播数据关联。12.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：在快速存储媒体中存储多个关联检查点；以及在慢速存储媒体中存储至少一个关联检查点。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包含存储至少一个全状态检查点，其中所述仿真能够从所述全状态检查点重启。14.根据权利要求13所述的方法，进一步包含在快速存储媒体中存储所述至少一个全状态检查点。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述关联检查点由于以下项中的至少一项包含少于重启所述计算机仿真所需要的数据：(a)用于所述计算机仿真的计算与用于所述关联的计算相比，利用更高的精确度执行；(b)用于所述计算机仿真的计算需要边界条件信息，而用于所述关联不需要所述边界条件信息；(c)不是所有被仿真的数据分量都被关联；以及(d)所述计算机仿真比用于所述关联的所述计算使...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·谭，J·E·安德森，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：
国别省市：