Адрес e-mail:

Молодой ученый из МФТИ получил премию Research Excellence Award Russia 2021 компании Elsevier

Сегодня, 30 марта, состоялось вручение престижной премии Research Excellence Award Russia 2021 ученым из России. Василий Голубев,  выпускник МФТИ, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры информатики и вычислительной математики, старший научный сотрудник лаборатории прикладной вычислительной геофизики МФТИ, вошел в список победителей премии в номинации «Самый продуктивный и цитируемый молодой автор в области компьютерных наук». Молодой ученый награжден за выдающийся вклад в развитие информатики на национальном и международном уровне. 

Премия приурочена к Году науки и технологий в России и проводится при поддержке Российского союза ректоров, Российской академии наук, Российского научного фонда, Российского фонда фундаментальных исследований, РИЭПП и МИА «Россия Сегодня». Церемония награждения прошла в Москве, в пресс-центре МИА «Россия Сегодня».

В интервью для пресс-службы МФТИ ученый рассказал об истории создания и миссии лаборатории прикладной вычислительной геофизики, о применении результатов фундаментальных исследований в решении прикладных задач, о сотрудничестве и новых проектах. 

Чем занимается ваша лаборатория? 

Лаборатория прикладной вычислительной геофизики МФТИ была создана в 2014 году в рамках Проекта 5-100 моим научным руководителем членом-корреспондентом РАН Игорем Петровым совместно с профессором Михаилом Ждановым из университета Юты (США).

Лаборатория занимается разработкой новых математических подходов, численных методов и параллельных алгоритмов для эффективного решения линейных гиперболических систем уравнений. Их основное применение — прямые и обратные задачи сейсморазведки.  В качестве прикладного примера можно рассмотреть задачу поиска месторождений нефти и газа. Залежи могут находиться на глубинах порядка нескольких километров. Прежде чем изучать их бурением, необходимо определить структуру и свойства, оценить ресурсы.  Мы разрабатываем алгоритмы моделирования волновых процессов — сейсмических волн, которые регистрируются в полевых работах. Это позволяет построить цифровую модель залежей и минимизировать затраты на извлечение углеводородов.

Что лежит в основе ваших методов?

На практике инженеров-нефтяников интересует два типа обратных задач. Первую можно поставить так: у нас есть фиксированный объем среды, «кубик», об упругих свойствах которого мы имеем лишь общие представления. В него можно запустить сейсмические волны: на практике используют взрывы в скважинах или специальные вибромашины, которые с заданной частотой оказывают воздействие на поверхность многотонным прессом, тем самым нагружая ее.

Когда мы нагружаем среду, то она сжимается, потом разжимается, и за счет этого в среде распространяются волны. Если материал однородный, то волны просто будут уходить в бесконечность. Однако если среда неоднородна, то мы увидим отражения от контрастных границ геологических слоев, как эхо. 

На земную поверхность устанавливаются сейсмоприемники, которые измеряют ее малые движения, грубо говоря — «ловят» отраженный сигнал. Обрабатывая его, можно построить картину распределения свойств вещества под поверхностью, так как именно она определяет интенсивность отражений и времена прихода волн. Это задача инверсии: мы не знаем, что находится под дневной поверхностью, на поверхности мы применили взрывной либо невзрывной источник — побежали волны. Мы провели измерения, обработали сигнал и получили трехмерный куб упругих параметров среды.

Вторая сейсмическая задача — задача миграции. Она позволяет точно определить положение контрастных границ в среде. Например, высоко контрастными границами могут являться чередование горных пород разного генезиса (терригенные и карбонатные породы), а также такие необычные геологические объекты, как соляные купола и траппы (излившиеся магматические породы). Миграционное изображение содержит скалярную величину, распределенную в пространстве, наибольшие значения которой соответствуют областям больших градиентов свойств среды.

Где именно можно применять ваши результаты? 

Решение волновых задач широко востребовано в промышленности: сейсморазведка, неразрушающий контроль композитных материалов, оценка сейсмостойкости различных строений и конструкций. Вычислительные технологии сейчас активно развивают и в России, и за рубежом. Наша лаборатория имеет положительный опыт коммерческого сотрудничества с крупными компаниями, например с  Научно-техническим центром Газпромнефти, с ООО «Пангея» и ООО «Сейсмотек».

Основные компетенции, которые мы на мировом уровне привносим в сейсморазведку, — это высокоточное решение прямых задач. Например, каким будет сейсмический отклик от кластера геологических трещин с заданной геометрией? Как учет флюидонасыщенности породы повлияет на протекающие в ней динамические процессы? Можно ли идентифицировать трещиноватые объекты по анизотропии на сейсмограммах? На все эти вопросы позволяют ответить методы компьютерного моделирования, тогда как проведение лабораторных экспериментов с полноразмерными образцами с заданной структурой просто неосуществимо.

Мы изначально развивали и продолжаем развивать именно методы прямого моделирования, так как они необходимы при решении обратных задач. Начиная от простейшей однородной или слоистой модели, задача инверсии требует расчета волнового поля в ней. В дальнейшем параметры модели изменяются, что вновь требует решения прямой задачи. И этот процесс продолжается до полной увязки синтетических и полевых сейсмограмм.

Насколько быстро вы можете получить информацию о строении «кубика» геологической среды? 

Восстановление реальной геологической модели — это, до некоторой степени, искусство. Гораздо проще оценивать время решения прямой задачи, которое зависит от выбранного размера расчетной сетки, упругих характеристик среды, общей длительности сейсмограммы. Типичная цифровая модель содержит десятки миллиардов дискретных неизвестных. Параллельные алгоритмы, реализованные в нашем программном комплексе, позволяют снизить время расчета с недель до минут с использованием современных высокопроизводительных вычислительных систем, таких как НИЦ «Курчатовский институт». 

Кто и как может использовать ваш комплекс?

Наша лаборатория, хотя и называется «прикладной», появилась в рамках научной школы Игоря Борисовича Петрова. Поэтому всегда перед новым студентом ставятся как практически значимые, так и фундаментальные задачи, обладающие научной новизной. Архитектор нашего программного комплекса Николай Игоревич Хохлов заложил его основы в ходе работы над своей кандидатской диссертацией, которую он защитил в 2011 году. 

К сожалению, нередки ситуации, когда в рамках научных изысканий пишется расчетная программа и автор становится неотъемлемой ее частью. У нас изначально ставилась другая задача, чтобы комплексом могло пользоваться как можно больше студентов и аспирантов, обучающихся в МФТИ. Безусловно, это внутренний программный продукт (research software): например, он не имеет графического интерфейса. Большинство работ предлагаются заказчикам в виде сервиса, результаты представляются нами в виде текстовых отчетов и цифровых трехмерных волновых полей. Однако опыт доработки программы до использования ее инженерами компаний у нас также присутствует.

Мы выполняем исследовательские работы в рамках проектов, поддерживаемых крупнейшими отечественными научными фондами, такими как Российский фонд фундаментальных исследований и Российский научный фонд. Мы ведем активное научное сотрудничество с иностранными коллегами из США, Великобритании, Китая и Индии. Наша группа открыта для новых научных и практических задач.


Премия Research Excellence Award Russia 2021 — продолжение десятилетней традиции награждения выдающихся исследователей России и часть глобальной инициативы Elsevier по поддержанию деятельности ученых. Впервые премия была вручена в Китае в 2004 году. С тех пор премии вручаются в Европе и России, странах Латинской Америки и Азии самым публикуемым и цитируемым авторам и организациям.

Вклад отдельного исследователя или организации в развитие науки на национальном и международном уровне учитывает  количество опубликованных научных статей, их цитируемость в журналах международного уровня (по данным Scopus) и экспертную оценку.




Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2021 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Противодействие коррупции | Сведения о доходах

Политика обработки персональных данных МФТИ

Техподдержка сайта | API

Использование новостных материалов сайта возможно только при наличии активной ссылки на https://mipt.ru

МФТИ в социальных сетях