Le groupe WIND, en collaboration avec la startup MUMPS a participé au grand challenge HPC (Hight-Performance Computing) Joliot-Curie Adastra organisé par le GENCI (Grand Equipement National de Calcul Intensif). Le projet WIND (Seismic Imaging by Waveform Inversion of Node Data) est développé par Stéphane Operto de l'équipe GEOMARINE (Géosciences Marines : Observation et Imagerie Innovantes) de Géoazur.
L'équipe GEOMARINE développe des méthodes d’imagerie innovantes de la Terre (solide-liquide) en recourant au calcul haute performance visant à exploiter toute l’information des enregistrements géophysiques par une méthode d’imagerie tomographique et d’inversion des formes d’ondes complètes FWI (Full Waveform Inversion) particulièrement adaptée aux études en milieu marins.
Un grand projet !
Le projet WIND, sous la responsabilité de Stéphane Operto, Directeur de Recherche CNRS, a pour objectif de développer des méthodes d'imagerie sismique plus particulièrement adaptées à des dispositifs d'acquisition mis en oeuvre avec des parcs de stations sismiques (terrestres ou sous-marines) autonomes. Il développe des calculs très performants (Inversion multiparamétrique 3D à forme d'onde complète (FWI) pour les acquisitions 3C/4C à très longue distance et large azimut, avec enregistrement stationnaire dans les environnements marins (acquisitions OBN) et terrestres).
L'équipe a acquis une expertise qui lui permet aujourd'hui de participer aux grands challenges GENSI. Ces challenges consistent à donner un accès préférentiel à une groupe d'utilisateurs (après évaluation d'un proposal) à un supercalculateur durant sa mise en service initiale pout tester différentes applications numériques. Dans le cas du projet WIND, un problème d'imagerie sismique par FWI (Full Waveform Inversion) en domaine fréquentiel où le principal défi numérique est de résoudre des systèmes d'équations linéaires giganstesques pour simuler les ondes (contribution de la startup MUMPS de fournir ce solveur, fruit de plusieurs décennies de développement et utilisés comme une boite noire).
Un grand challenge !
Ce Grand Challenge illustre avec un cas d’étude industriel d’imagerie sismique le potentiel de la FWI en domaine fréquentiel lorsque des solveurs d’algèbre linéaire massivement parallèles de dernière génération comme le solveur direct MUMPS utilisent de manière optimisée les ressources de calcul via la compression des facteurs LU et la gestion parallèle des seconds membres.
Une attention particulière a dû être portée aux algorithmes pour réduire l’empreinte mémoire du solveur et des communications. Ces travaux ont été possibles grâce à une collaboration étroite entre les équipes de développement à qui, par ailleurs, un effort particulier a été demandé pour identifier, caractériser et essayer de contourner des difficultés identifiées dans les bibliothèques MPI, BLAS et Scalapack utilisées.
Une première application industrielle !
Ce Grand Challenge a permis aux équipes du projet WIND et de la Startup MUMPS Technologies d’effectuer la première application industrielle de FWI en domaine fréquentiel à des données marines de nœuds avec le solveur direct MUMPS
Contact Géoazur (UniCA-CNRS-OCA-IRD):
Stéphane Operto
operto@geoazur.unice.fr
Plus d'information dans "le cahier des avancées scientifiques des supercalculateurs" (page 50)
