Traçamento de raios sísmicos com múltiplas condições iniciais usando Redes de Kolmogorov-Arnold com Informações Físicas

dc.contributor.advisorBarros, Tiago Tavares Leitept_BR
dc.contributor.advisor-co1Oliveira, Luiz Affonso Henderson Guedes de
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-2690-1563
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7987212907837941
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0001-9665-2238
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1321568048490353
dc.contributor.authorMarques, Lucas Torrespt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0281845604882859
dc.contributor.referees1Silva, Ivanovitch Medeiros Dantas da
dc.contributor.referees1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0116-6489
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3608440944832201
dc.contributor.referees2Nose Filho, Kenji
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7933130617235231
dc.date.accessioned2026-07-21T17:24:59Z
dc.date.issued2025-12-05
dc.description.abstractSeismic wave propagation modeling is fundamental for seismic imaging and reservoir characterization in the oil and gas industry. While ray tracing is an efficient technique, traditional methods face challenges in complex geological models due to instability and high computational cost, as they require solving for a single initial condition at a time. This work proposes the use of Physics-Informed Kolmogorov-Arnold Networks (PIKANs) to overcome these limitations by allowing the simultaneous tracing of multiple rays with different initial conditions. The proposed methodology includes velocity model smoothing with B-spline filters, the use of a compound loss function, and the application of adaptive weights in the physics-informed loss function to enhance model training. Two experiments were conducted using synthetic data: the first with a parameterized velocity model, and the second with a non-parameterized model widely used as a benchmark in seismic processing, known as the Marmousi model. The results demonstrate the consistency of the approach, with R2 values close to 1 for the first experiment and exceeding 0.90 for the second. Qualitatively, the method accurately traces seismic rays, even in regions not used for training and in areas with rapid spatial velocity variation, proving to be more precise at predicting the ray’s spatial coordinates than the slowness vector.
dc.description.resumoA modelagem de propagação de ondas sísmicas é fundamental para o imageamento sísmico e a caracterização de reservatórios na indústria de petróleo e gás. O traçamento de raios sísmicos é uma técnica eficiente, mas métodos tradicionais enfrentam dificuldades em modelos geológicos complexos devido à instabilidade e ao alto custo computacional, uma vez que exigem a resolução de uma única condição inicial por vez. Este trabalho propõe o uso de Redes de Kolmogorov-Arnold com Informação Física (PIKANs, do inglês Physics-Informed Kolmogorov-Arnold Networks) para superar essas limitações, permitindo o traçamento simultâneo de múltiplos raios com diferentes condições iniciais. A metodologia inclui a suavização do modelo de velocidade com filtro de B-splines, a utilização de uma função de perda composta e o uso de pesos adaptativos na função de perda física para melhorar o treinamento do modelo. Foram realizados dois experimentos com dados sintéticos: o primeiro com um modelo de velocidade parametrizado e o segundo com um modelo não parametrizado usado como referência na área de processamento sísmico, chamado de Marmousi. Os resultados demonstram a consistência da abordagem, com valores de R2 próximos a 1 para o primeiro experimento e superiores a 0.90 para o segundo. De forma qualitativa, o método traça raios sísmicos com precisão, inclusive em regiões não utilizadas no treinamento e em áreas com rápida variação espacial de velocidade, mostrando-se mais preciso em predizer as coordenadas espaciais do raio do que o vetor de vagarosidade.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
dc.identifier.citationMARQUES, Lucas Torres. Traçamento de raios sísmicos com múltiplas condições iniciais usando Redes de Kolmogorov-Arnold com Informações Físicas. Orientador: Dr. Tiago Tavares Leite Barros. 2025. 80f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro De Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/69136
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.countryBRpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃOpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectTraçamento de Raios Sísmicos
dc.subjectRedes de Kolmogorov-Arnold
dc.subjectRedes Neurais com Informação Física
dc.subjectGeofísica Computacional
dc.subjectMétodos de Aprendizado de Máquina
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.titleTraçamento de raios sísmicos com múltiplas condições iniciais usando Redes de Kolmogorov-Arnold com Informações Físicas
dc.typemasterThesispt_BR

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