Traditionele methoden zijn rekenkundig snel, maar leveren alleen kwalitatieve beelden op. Moderne methoden kunnen kwantitatieve beelden opleveren, maar zijn rekenintensief en niet erg betrouwbaar. UNIQUE heeft tot doel om deze problemen op te lossen en preciezere en meer betrouwenare kwantitatieve beeldvorming mogelijk te maken. Dat levert grote voordelen op voor de wetenschap en de industrie. Beeldvorming op basis van golven is essentieel voor gebieden als medische diagnostiek (ultrageluid), seismische analyse van de ondergrond en niet-destructief materiaalonderzoek. Traditionele golfgebaseerde beeldvorming wordt al tientallen jaren gebruikt. Hoewel het snel is, levert het alleen kwalitatieve beelden en vereist het uitgebreide gegevensbemonstering. Om het meeste uit de gegevens te halen, of zelfs om met minder gegevens te werken, hebben we kwantitatieve beeldvormingstechnieken nodig. Een veelbelovende oplossing is full-waveform inversion (FWI): een geavanceerde computationele techniek die wordt gebruikt in golfgebaseerde beeldvorming om zeer gedetailleerde, kwantitatieve modellen van de ondergrond of een interne structuur te maken. Maar FWI heeft grote problemen: het is te langzaam en te duur vanwege de enorme rekenkracht die nodig is, en het leidt vaak tot onjuiste conclusies.
Samenwerking met relevante kennisgebruikers
UNIQUE zal deze problemen aanpakken door de robuustheid, nauwkeurigheid en efficiëntie van op golven gebaseerde beeldvormingsalgoritmen te verbeteren.
In wezen zal UNIQUE FWI transformeren van een duur onderzoeksinstrument in een toegankelijk, robuust instrument voor professionals uit de praktijk. Een belangrijk kenmerk van het OTP-programma is samenwerking met relevante kennisgebruikers om kennisoverdracht tussen technische wetenschappen en gebruikers te realiseren. Dit kan door het leveren van een financiële of materiële bijdrage. Daarom is voor Unique een gebruikerscommissie opgericht bestaande uit drie bedrijven en twee universiteiten. "Ik wil in het bijzonder mijn dank uitspreken aan Shearwater Geoservices" zegt Tristan van Leeuwen. "Zij hebben dit project medegefinancierd en zullen ons onder andere bijstaan door het leveren van software, de data en de verwerkingsmiddelen."
Economische en maatschappelijke impact
De ontwikkeling van een nieuwe en verbeterde FWI zal een directe en verstrekkende invloed hebben op verschillende toepassingen. In de medische diagnostiek is FWI momenteel te langzaam en onbetrouwbaar voor klinisch gebruik. De methoden van UNIQUE zouden artsen in staat kunnen stellen om lagere frequenties te gebruiken, waardoor ze dieper in weefsels kunnen scannen en tegelijkertijd directe, nauwkeurige metingen van de gezondheid van weefsels kunnen uitvoeren. Een andere toepassing is het niet-destructief testen van gefabriceerde objecten of constructies op structurele integriteit. De huidige methoden geven vaak beelden met een lage resolutie. Hoewel hiermee kwantitatieve zaken zoals de grootte van een defect gemeten kunnen worden, is de algehele beeldkwaliteit een beperking. Een snelle en robuuste FWI-methode zal beelden met een hogere resolutie, nauwkeuriger en informatiever opleveren. Tot slot kan UNIQUE FWI ook gebruiken om de energietransitie te helpen. De verschuiving naar schone energie is sterk afhankelijk van offshore faciliteiten, zoals oude olie- en gasreservoirs om CO2 op te slaan (carbon capture) en om ervoor te zorgen dat de zeebodem veilig is voor de fundering van windmolenparken. Tot nu toe was er een pijnlijk dilemma van kosten versus nauwkeurigheid. Goedkopere en betaalbare apparatuur levert beelden op van slechte kwaliteit en onnauwkeurige gegevens (met het risico op dure fouten). Maar een hoge nauwkeurigheid vereist dure, tijdrovende beeldvorming. UNIQUE zal dit dilemma oplossen door tools te ontwikkelen die snellere en nauwkeurigere beeldvorming mogelijk maken en het ontwerp van seismische acquisitiestrategieën voor optimale informatiekosten vergemakkelijken.
