Новый алгоритм позволяет строить 3D-модели среды на основании инверсии сейсмических данных в сложном случае, требующем больших временных затрат на классическом компьютере. В перспективе это сократит время и повысит точность решения задач геологоразведки нефтяных месторождений. Исследования проводились в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина».
Одна из важных задач геологоразведки – инверсия сейсмических данных: определение структуры и состава геологических пород по данным измерений отраженных сейсмических волн. Решение этих задач требует больших вычислительных ресурсов и занимает много времени, даже на суперкомпьютерах. Применение универсальных квантовых компьютеров обещает ускорить решение.
Перспективным направлением квантовых вычислений является разработка квантовых компьютеров вентильного типа, но их создание оценивается в 20+ лет. Современные гибридные и квантово-инспирированные вычислители (отжигатели) уже позволяют решать практические задачи оптимизации среднего масштаба. Наиболее мощные из них работают с миллионами бинарных переменных.
«Мы выбрали 3D-задачу инверсии сейсмических данных в 1D приближении с информацией о параметрах, задаваемой функциями произвольного вида. Задача оптимизации формулируется как максимизация апостериорной вероятности модели. Это превращает ее в задачу оптимизации нелинейной многомерной функции со сложным ландшафтом. Для решения используем квантовый отжиг, который лучше работает с функциями сложного ландшафта», — поясняет сотрудник кафедры сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ Николай Малетин.
Ученые МГУ разработали метод, позволяющий свести задачу оптимизации к задаче QUBO. Оценки показывают, что разработанный метод решает на мощных современных отжигателях задачу с 50-100 слоями геологических пород за одну итерацию с относительной погрешностью всего 3-5%.
«Перспективным направлением «квантования» алгоритмов сейсмической инверсии нам представляются методы геостатистической инверсии, такие как байесовская линеаризованная AVO-инверсия. Квантовый отжиг органично подходит для решения задач с множеством возможных решений. Наша межфакультетская команда продолжит работу в этом направлении», – говорит ведущий научный сотрудник, заместитель декана геологического факультета МГУ Михаил Токарев.
Источник: msu.ru
распечатать статью
