Simulasi Perambatan Gelombang Seismik dengan Memanfaatkan Pemrosesan Berbasis CPU dan GPU Menggunakan SPECFEM2D pada Kontainer Docker: Studi Kasus Model Reservoir Minyak Bumi

NIVAN RAMADHAN SUGIANTORO, Dr. Sudarmaji, S.Si., M.Si.

2020 | Skripsi | S1 GEOFISIKA

Metode Elemen Spektral (SEM) merupakan metode penyelesaian persamaan gelombang yang memanfaatkan polinomial Lagrange orde tinggi untuk interpolasi fungsi elemen dan menggunakan metode Kuadratur Gauss-Lobatto-Legendre untuk mengatasi integrasi numerik. Kelebihan SEM yaitu dapat diparalelkan dan dapat menangani model yang kompleks. Aplikasi ini sulit untuk dikonfigurasi, untuk itu diperlukan kontenerisasi menggunakan Docker. Penelitian ini bertujuan untuk membuat SPECFEM2D yang terkontenerisasi, menguji penjalaran gelombang menggunakan kontainer SPECFEM2D dan menghitung performa kontainer SPECFEM2D. Dari simulasi diidentifikasi gelombang langsung, gelombang P, gelombang S, dan gelombang multiple. Gelombang menjalar yang teridentifikasi bergantung pada bentuk model dan penjalaran gelombang bergantung pada kondisi fisis model. Simulasi menghasilkan waktu rata-rata untuk CPU serial 428 detik, CPU paralel 93 detik, dan GPU 11,29 detik. Simulasi dengan menggunakan GPU dapat meningkatkan kecepatan komputasi 8,41 kali dibanding dengan menggunakan komputasi paralel pada CPU pada perangkat yang digunakan. Peningkatan juga terjadi rata-rata sebesar 4,96 kali jika membandingkan komputasi serial dengan paralel pada CPU. Peningkatan terbesar adalah perbandingan kecepatan antara CPU serial dengan GPU yaitu sebesar 38,07 kali.

The Spectral Element Method (SEM) is a wave equation solution method that utilizes high-order Lagrange polynomials to interpolate elemental functions and uses the Gauss-Lobatto-Legendre Quadrature method to overcome numerical integration. The advantages of SEM are that they can be paralleled and can handle complex models. This application is difficult to configure, so it requires containerization using Docker. This study aims to create a containerized SPECFEM2D, test the wave propagation using the SPECFEM2D container and calculate the performance of the SPECFEM2D container. From the simulation identified direct waves, P waves, S waves, and multiple waves. The identified wave propagation depends on the shape of the model and the propagation of the wave depends on the physical conditions of the model. The simulation yields an average time for serial CPUs of 428 seconds, parallel CPUs of 93 seconds, and GPUs of 11.29 seconds. Simulation using GPU can increase computing speed 8.41 times compared to using parallel computing on the CPU on the device used. The increase also occurred by an average of 4.96 times when comparing serial computing with parallel on the CPU. The biggest increase was the speed ratio between the serial CPU and the GPU, which was 38.07 times.

Kata Kunci : Metode Elemen Spektral, Model Reservoir, Minyak Bumi, GPU, CPU, Perambatan Gelombang Seismik