Bolsa de PD em Desenvolvimento de Software para Simulação e Inversão de Dados

Post-doctoral Fellowship in Software Development for Simulation and Data Inversion

Nº: 3030

Área de conhecimento: Matemática

Field of knowledge: Mathematics

Nº do processo FAPESP: 2014/50279-4

FAPESP process: 2014/50279-4

Título do projeto: STMI – Otimização de solucionadores de onda sísmica de diferença finita e adjunções

Project title: STMI – Optimization of finite-difference seismic wave solvers and their adjoints

Área de atuação: Análise numérica, equações diferenciais parciais, imagens sísmicas, problemas inversos

Working area: Numerical analysis, partial differential equations, seismic imaging, inverse problems

Quantidade de vagas: 1

Number of places: 1

Pesquisador principal: Julio Romano Meneghini

Principal investigator: Julio Romano Meneghini

Unidade/Instituição: RCGI/Poli USP - Universidade de São Paulo

Unit/Instituition: RCGI/Poli USP - Universidade de São Paulo

Data limite para inscrições: 31/10/2019

Deadline for submissions: 2019-10-31

Publicado em: 24/07/2019

Publishing date: 2019-07-24

Localização: Rua do Matão, 1010 – Instituto de Matemática e Estatística (IME-USP), São Paulo

Locale: Rua do Matão, 1010 – Instituto de Matemática e Estatística (IME-USP), São Paulo

E-mail para inscrições: rcgi.opportunities@usp.br

E-mail for proposal submission: rcgi.opportunities@usp.br

  • Resumo Summary

    A inversão da forma de onda completa (FWI) é uma técnica de imagem latente sísmica de alta resolução baseada no uso do conjunto total de traços sísmicos para extrair parâmetros físicos do meio amostrado por ondas sísmicas. O objetivo do projeto é desenvolver uma gama de tecnologias de software necessárias para a simulação e inversão de dados. 

    Descrição

    O candidato selecionado colaborará com pesquisadores do projeto “Tecnologias de software para simulação e inversão” do Centro de Pesquisa de Inovação em Gás, sediado na POLI-USP. Resumo do programa e projetos podem ser encontrados no site da RCGI (http://www.rcgi.poli.usp.br/ – Projeto 46 / STMI).  

    O objetivo geral do projeto é criar uma biblioteca de discretizações numéricas para imagens sísmicas numéricas expressas simbolicamente usando DeVito, uma linguagem específica de domínio (DSL) e estrutura de geração de código visando à criação de equalizadores finitos altamente otimizados para uso em métodos de inversão (https://www.devitoproject.org/). O fluxo de trabalho deste projeto tem como primeiro objetivo específico desenvolver métodos da discretização para diversos tipos de equações diferenciais parciais relevantes para a inversão da forma de onda completa: sistema acústico isotrópico e sistemas acústicos e elásticos anisotrópicos, com as seguintes propriedades: 1) estabilidade na presença de contrastes médios elevados para integrações de longo tempo, 2) exatidão das principais métricas de solução – por exemplo, erros minimizados de dispersão, 3) eficiência computacional. O segundo objetivo específico é o estudo teórico e a implementação de métodos de otimização (recentes e estado-da-arte) para resolver o problema do FWI. Em particular, vamos focar no desenvolvimento de modelos de interface ágeis, relevantes para as configurações geológicas que apresentam descontinuidades fortes, como o caso de delineação de corpos de sal.

    O candidato selecionado realizará a análise numérica dos métodos propostos e deverá utilizar o pacote FEniCS e/ou DeVito/firedrake (Python ou C++) para a implementação numérica do método de diferença finita e a resolução do problema inverso.

    Requisitos 

    São necessárias habilidades de programação, experiência em análise numérica e proficiência em inglês. O candidato a pós-doutorado deve ter realizado um doutorado em matemática, ciência da computação, física ou engenharia. Experiência em problemas inversos não é necessário.  

    Informações sobre a bolsa

    O candidato selecionado receberá bolsa de R$ 6.819,30 mensais, concedida pela FUSP – Fundação de Apoio à Universidade de São Paulo.

    Maiores informações: http://www.rcgi.poli.usp.br/opportunities. Inscrição em https://www.rcgi.poli.usp.br/opportunities/application-form-rcgi/ (REF 19PDR111).

    Full waveform inversion (FWI) is a high-resolution seismic imaging technique that is based on using the entire content of seismic traces for extracting physical parameters of the medium sampled by seismic waves. The aim of the project is to develop a range of software technologies required for simulation and data inversion. 

    Description 

    The successful candidate will collaborate with researchers from the project “Software technologies for simulation and inversion” of the Research Centre for Gas Innovation (RCGI) hosted by the University of São Paulo’s Engineering School (POLI-USP). Summary of the program and projects can be found at the RCGI website (http://www.rcgi.poli.usp.br/ – Project 46 / STMI). 

    The general objective of the project is to create a library of numerical discretization for numerical seismic imaging expressed symbolically using Devito, a domain-specific language (DSL) and code generation framework for the design of highly optimized finite difference kernels for use in inversion methods (https://www.devitoproject.org/). The first specific objective of this workstream is to develop discretization methods for several types of partial differential equations relevant for full waveform inversion: isotropic acoustic system and anisotropic acoustic and elastic systems, with the following properties: 1) stability in the presence of high medium contrasts for long time integrations, 2) accuracy of key solution metrics, e.g. minimized dispersion errors, 3) computational efficiency. The second specific objective is the theoretical study and implementation of both state of the art and novel optimization methods to solve the FWI problem. In particular, we will focus on the development of sharp interface models, which are relevant for geological settings presenting strong discontinuities, such as the case of delineation of salt bodies.

    The successful candidate will perform the numerical analysis of the proposed methods and are expected to use the FEniCS and/or Devito/Firedrake package (Python or C++) for the numerical implementation of the finite-difference method and the resolution of the inverse problem. 

    Requirements 

    Programming skills, experience in numerical analysis and proficiency in English are required. The post-doc candidate should hold a PhD in Mathematics, Computer Science, Physics or Engineering. Experience in inverse problems is not required but welcome. 

    IInformation about fellowship:

    The selected candidate will receive a scholarship of BRL6,819.30 (Brazilian reais) monthly granted by FUSP – University of São Paulo’s Support Foundation.

    More information: http://www.rcgi.poli.usp.br/opportunities. Application at: https://www.rcgi.poli.usp.br/opportunities/application-form-rcgi/ (REF 19PDR111).