Visualization of geochemical simulation ensembler

Abstract

Scientists use simulations to help understanding complex phenomena and processes when they are expensive, difficult or even impossible to reproduce as they occur in the real world. With the of increase of the computational power along the years, scientists were able to simulate more complex and longer phenomena, resulting in increasing volumes of data being produced. Then, they face larger and/or highly complex data sets to analyze. In some situations, scientists want to understand the behavior of their domain of interest in different conditions, and to do so they run multiple simulations with varying parameters. These simulations results constitute ensemble data sets, and analyzing these data sets demands both overview and detailed visual representations, as well as interactive and numerical features for exploration purposes. A specific problem domain that can use simulations ensembles is geochemistry, where scientists often want to study the interaction between water and rocks, which can give an understanding about the conditions oil reservoirs developed along millions of years. The goal of this work is to help geologists and geochemists to explore these complex data through an interactive visualization interface, so they can get insights to answer their questions about the simulated phenomena. We developed Geochemical Simulation Ensembles Visualization (GEVIs), a visualization tool, considering experts’ main tasks for exploring these data. The system was evaluated with a case study and experimental use by experts. Results from both evaluations suggest that GEVIs comply with the basic requirements users have regarding visualization of ensembles data sets.

Cientistas usam simulações para entender fenômenos e processos complexos quando eles são caros, difíceis e mesmo impossíveis de reproduzir da forma como ocorrem no mundo real. Com o aumento dos recursos computacionais ao longo dos anos para realizar computação de alto desempenho, simulações se tornaram mais complexas e longas, resultando em aumento do volume de dados produzidos. Cientistas se deparam com grandes e/ou complexos conjuntos de dados para analisar. Em algumas situações os cientistas querem entender o comportamento de seu domínio de interesse em diferentes condições, e para isso eles executam múltiplas simulações variando parâmetros. Esses resultados de simulações geram múltiplas instâncias de dados, e analisar esses dados demandam tanto representações visuais gerais como detalhadas, assim como facilidades de interação e numéricas de modo que eles possam responder as questões de interesse. Um domínio científico específico que pode se utilizar de múltiplas execuções de simulações é a geoquímica, onde cientistas geralmente estudam a interação entre água e rocha, dando uma compreensão sobre as condições que reservatórios de óleo e gás se desenvolveram durante milhões de anos. O objetivo desse trabalho é ajudar geólogos e geoquímicos através de uma interface de visualização interativa explorar esses dados complexos e, dessa maneira, chegarem à resolução de seus problemas. Foi desenvolvida uma ferramenta denominada Geochemical Simulation Ensembles Visualization (GEVIs) considerando as principais tarefas que usuários especialistas realizam para explorar esses dados. O sistema foi avaliado através de um estudo de caso e de sessões de experimentação livre por usuários especialistas. Os resultados de ambas as avaliações sugerem que GEVIs atende os requisitos básicos de visualização que usuários têm em relação a dados de múltiplas simulações.