Ondes Élastiques dans des Milieux Hétérogènes en 3 Dimensions
Les simulations numériques sont de plus en plus souvent utilisées pour étudier l'intensité du mouvement sismique. Elles font appel à des schémas numériques rigoureux qui résolvent les équations physiques de propagation d'ondes.
Cependant, les simulations numériques nécessitent des ressources de calcul importantes quand on cherche à reproduire des séismes réels (plusieurs milliers de processeurs pour simuler 2 min de secousses dans une région de 100km x 100km). Or, du fait de la diversité des contraintes sismiques et des nombreuses incertitudes sur les propriétés géologiques du sol, il faudrait réaliser des dizaines de milliers de simulations pour estimer correctement l'aléa sismique. Ces évaluations sont clairement hors de portée avec les méthodes traditionnelles de simulation mais elles sont désormais atteignables avec les avancées récentes en intelligence artificielle.
La base de données HEMEW-3D contient 30 000 simulations de séismes dans des domaines de taille 10km x 10km x 10km. Chaque domaine de simulation correspond à un choix différent de propriétés géologiques, décrites comme la vitesse des ondes de cisaillement dans la croûte terrestre. Ces domaines géologiques contiennent des fluctuations aléatoires pour représenter des conditions réalistes et ils ne sont pas spécifiques à une région afin de permettre des applications diversifiées. Pour chaque simulation, le mouvement du sol généré par un séisme est enregistré à la surface du domaine par 256 capteurs.
La base de données HEMEW-3D a été utilisée pour entraîner un réseau de neurones appelé Opérateur de neurones de Fourier. Grâce à la diversité de la base de données, nous avons ainsi réalisé les premières prédictions du mouvement sismique produit dans des géologies hétérogènes 3D. La base de données peut également être utilisée pour d'autres applications comme l'étude de la variabilité du mouvement sismique ou pour quantifier l'influence des hétérogénéités géologiques sur l'intensité sismique.
Les simulations de la base de données HEMEW-3D représente un temps de calcul important de 1.6 million d’heures (équivalent CPU). Donner accès à ces données peut bénéficier à une large communauté scientifique, depuis la sismologie et la géophysique jusqu’à la simulation numérique et l’intelligence artificielle.