Análise de um algoritmo de processamento paralelo de Migraçăo Reversa no Tempo (RTM) pré-empilhamento

Na indústria de processamento sísmico a migração é um passo computacionalmente custoso dentre diversos outros que são aplicados aos dados. Esta característica ocorre devido à migração ser uma etapa com base em extensas chamadas de entrada/saída de dados 2D e 3D, com uma grande adição de heurísticas matemáticas de alta complexidade algorítmica. Destarte, diversos softwares de migração sísmica requerem um poder de processamento geralmente elevado em consequência da extensa gama de dados envolvida nestes algoritmos. Um único levantamento sísmico 3D adquirido pela CGGVeritas entre 2001 e 2002 na reserva de Tupi foi reprocessado em 2008, e foi observado um aumento significativo na qualidade da imagem do reservatório abaixo do sal. De acordo com seu site, tal reprocessamento foi permitido pela melhoria das técnicas de imageamento e como também pelo surgimento de novas tecnologias do estado da arte. Por outro lado, ao observarmos este problema sob a perspectiva da engenharia de processadores computacionais, o aumento do desempenho dos núcleos de processamento proposto pela Lei de Moore1 atingiu a barreira física do calor na transmissão de dados em um chip. Neste contexto é correto inferir que a Lei proposta por Moore ficou incompleta na década passada, dado o não estabelecimento do aumento de desempenho com o aumento do número de transistores em um chip single-core2 e este foi o escopo necessário para o estopim atrasado da “Era multi-core3”, proposta na década dos anos 70. Na medida em que esta relativamente nova tendência evolui, centenas de problemas matemáticos das mais diversas áreas, que até o começo da década passada eram dados como não tempo – factíveis, estão sendo repensados e remodelados para novas versões em linguagens paralelas tais como o OpenMP, MPI, CUDA, dentre outras. A aplicação destas linguagens de programação pode aumentar severamente a dificuldade de programação, não obstante, este esforço geralmente pode vir a ser retribuído com uma redução drástica do tempo de execução imediato ou de acordo com o crescimento dos dados, isto é, a carga computacional algorítmica. O paralelismo e seus paradigmas fazem possível a utilização máxima dos processadores de tecnologia multi-core, dado que um software programado serialmente sempre será executado somente por um core, por mais esteja sendo executado em um processador Intel Core i7 ou em até um cluster4. Nesta conjuntura, este trabalho apresenta a análise de desempenho atual do algoritmo RTM serial e de sua primeira versão paralela, cuja implementação está sendo desenvolvida na linguagem OpenMP. Além disso, serão discutidas as perspectivas futuras da paralelização do código, em especial, sugestões para a melhoria do desempenho e o uso da linguagem CUDA na paralelização do algoritmo. As imagens das subsuperfícies migradas têm inúmeras aplicações nas áreas de geologia e na geofísica de exploração de petróleo. Entretanto, a qualidade dos resultados deve ter a mesma relevância quanto o tempo requerido para sua obtenção.