MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4322009923 · doi:10.5194/egusphere-egu23-8297

Scalable machine learning solution for commercial scale three dimensional geophysical inversions

2023· preprint· en· W4322009923 sur OpenAlexaffabout
Souvik Mukherjee, Peter G. Lelièvre

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueGeophysical and Geoelectrical Methods
Établissements canadiensMount Allison University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésScalabilityComputer scienceInversion (geology)WorkflowArtificial intelligenceDeep learningMachine learningAlgorithmBig dataScale (ratio)GeophysicsComputational scienceData miningGeologyDatabaseGeographyCartography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Scalable machine learning solution for commercial scale three dimensional geophysical inversionsSouvik Mukherjee1, Santi Adavani2*, Alan Morgan3, William N. Barkhouse4, Ronald S. Bell4, Peter G. Lelievre5, Colin G. Farquharson61EmPact-AI, USA, 2*RocketML, now at S2 Labs, USA, 3Bell Geospace, USA, 4Drone Geoscience, USA, 5Mt. Allison University, Canada, 6Memorial University, CanadaAbstractApplication of artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) based workflows and methodologies for geophysical data processing, imaging, and interpretation are active focus areas in industry and academia. While much progress has been made to demonstrate applicability in many use cases, key bottle neck for widespread commercial use has been the prohibitively high computational cost involved in applying the method for large scale three dimensional inverse problems.Key changes to the form of the simulated input data used for training and the corresponding design of the architecture of the hidden layers enable approximately O(n) (where n is the number of layers in the network) reduction in the computational complexity of the training architecture. Combined with multi-GPU Distributed Deep Learning (DDL) algorithms optimized specifically for training large scale ML data, this results in significant improvements in resolution of inversion results relative to conventional least squares imaging, while computational efficiency improves by order of magnitude compared to several commonly used open-source ML architectures and platforms.When deployed for inversion of dense, closely spaced high resolution handheld magnetometer data collected over a buried pipe in a field in Texas, the resolved three-dimensional geometry and location using the new algorithm showed over 6-fold improvement compared to conventional three-dimensional least squares inversion. When applied to an 18-fold larger data set collected by a drone-based magnetometer over a field in California, the buried complex metallic pipe like structure was resolved using little over 2 days of compute time. Similar exercise undertaken in google collab GPU platform using state-of-the-art google tensorflow would have taken 3 – 6 months to complete, suggesting a 50 – 100-fold improvement in computational efficiency.The method was also benchmarked against Los Alamos National Laboratory’s (LANL) open-source seismic full waveform inversion (FWI) dataset. LANL trained 24000 seismic data sets simulated from various 2D velocity models using 32 P100 Tesla GPU machines in 2 hours. When inferenced on 6000 previously unseen test models, the root mean square error (RMSE) in the inverted normalized velocity models was 0.018. The current workflow on the same data set achieved a comparable RMSE of 0.012 on 6000 unseen test models after training 24000 models in 50 minutes using just 4 GPU (V100) machines, achieving nearly 20-fold improvement in computational efficiency.In addition to magnetic and seismic data, the method is being developed for applications to electromagnetic and full tensor gravity gradiometer (FTG) data. Given the significant improvements in resolution and computational efficiency, it is expected that successful ground truth based field trials of AI based geophysical data inversion has the potential to unlock several new application areas while dramatically improving the business impact of such applications in existing ones.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,027

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0080,002

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,049
Tête enseignante GPT0,268
Écart entre enseignants0,219 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même sujetGeophysical and Geoelectrical MethodsTravaux en français237 207