基于CUDA架构并行算法的带地形AMT二维反演实现与应用

作者：韩思旭; 陈小斌; 陈卫营^*; 罗强; 宋婉婷

来源：科学技术与工程, 2021, 21(31): 13268-13276.

• 音频大地电磁法
• 并行计算
• 二维反演
• 统一计算设备架构
• 加速比

并行计算是提高音频大地电磁(audio-frequency magnetotelluric, AMT)数据反演效率的有效途径。在统一计算设备架构(compute unified device architecture, CUDA)下开展带地形的AMT数据二维反演并行算法研究,旨在利用GPU(graphics processing unit)强大的计算能力及并行计算技术实现高精度、快速度的AMT数据二维反演。首先利用有限元和自适应正则化反演算法实现AMT数据二维反演的串行化计算;然后在PGI Visual Fortran+CUDA5.5环境下编写基于CPU+GPU的CUDA并行代码,将正演中的频率循环、反演中的模型灵敏度矩阵计算和反演方程正则化求解部分进行并行化处理;通过不同复杂程度的理论模型正反演模拟验证了该并行算法的有效性和准确性。不同模型和不同模式下的数值模拟结果对比表明,基于CPU+GPU的CUDA并行算法相较于传统的CPU串行算法,在灵敏度矩阵计算和反演方程正则化方面耗时更少,加速比最高可达10倍以上。最后将该并行算法应用于某矿区实测AMT数据的二维反演中,取得了较好的应用效果。

• 单位
  中国地震局地壳应力研究所; 广东省地质物探工程勘察院; 中国科学院地质与地球物理研究所; 广东省地球物理探矿大队