SBIR Phase I: Data-Driven Module for Prediction of Materials Physical-Chemical Properties Using Machine Learning

SBIR 第一阶段:使用机器学习预测材料物理化学特性的数据驱动模块

基本信息

  • 批准号:
    1841740
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-02-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) project is to develop a novel web application for faster and more accurate estimation of important physical and chemical properties of materials used by engineers and scientists from various academic and industrial disciplines. Oil and gas, mining, nuclear waste management, and environmental consulting companies can use this tool to acquire critical information which are esential to: estimate the oil and gas production rates under different hydraulic fracturing and enhanced oil recovery strategies, minimize the risk of groundwater contamination by acid mine drainage, asses the safety of cement-based engineered barrier systems in nuclear waste repositories, and design the efficient treatment and remediation strategies for contaminated sites. It can also provide necessary parameters for analyzing the long-term effects of geothermal energy usage, evaluating nutrient cycling and pesticide contamination in soil systems in agriculture and food production industry, and quantifying the uncertainties associated with carbon dioxide geological sequestration and storage. This SBIR Phase I project proposes to develop a cloud-based application which will use novel machine learning algorithms and deep learning image processing techniques to turn large volumes of data into valuable parameters used by various industries in their decision-making process. Built on artificial neural network models, minimum viable product version of the new application will target the oil and gas market. It will offer a state-of-the-art data-driven module for early adopters including special core analysis (SCAL) service providers, exploration and production companies, and chemical product suppliers. The customized application will introduce a more computationally-efficient alternative to SCAL and digital rock technology field (i.e. combined physics-based and imaging paradigm) and will accelerate the forecasting process of rock properties. Initially, users will be able to calculate one of the most critical properties of the reservoir rock, i.e. permeability. Customizing machine learning algorithms developed in Phase I for rock permeability estimation to other industries will facilitate entering into other markets. Built on Amazon?s AWS cloud service, it will offer a flexible, computationally-scalable, on-demand and cost-effective solution to the customers by decreasing the upfront and maintenance costs of hardware and software.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小企业创新研究(SBIR)项目的更广泛的影响/商业潜力是开发一种新的Web应用程序,用于更快,更准确地估计来自各种学术和工业学科的工程师和科学家使用的材料的重要物理和化学性质。石油和天然气、采矿、核废物管理和环境咨询公司可以使用此工具获取重要信息,以便:估算不同水力压裂和强化采油策略下的石油和天然气生产率,最大限度地减少酸性矿井排水污染地下水的风险,评估核废料处置库中水泥基工程屏障系统的安全性,设计有效的污染场地处理和修复策略。它还可以提供必要的参数,用于分析地热能源使用的长期影响,评估农业和食品生产行业土壤系统中的养分循环和农药污染,以及量化与二氧化碳地质封存和储存相关的不确定性。SBIR第一阶段项目旨在开发一个基于云的应用程序,该应用程序将使用新型机器学习算法和深度学习图像处理技术,将大量数据转化为各行业在决策过程中使用的有价值的参数。 基于人工神经网络模型,新应用程序的最小可行产品版本将针对石油和天然气市场。它将为早期采用者提供最先进的数据驱动模块,包括特殊岩心分析(SCAL)服务提供商,勘探和生产公司以及化学产品供应商。定制应用程序将为SCAL和数字岩石技术领域引入一种计算效率更高的替代方案(即基于物理和成像的组合范例),并将加速岩石特性的预测过程。最初,用户将能够计算储层岩石的最关键属性之一,即渗透率。将第一阶段开发的用于岩石渗透率估计的机器学习算法定制到其他行业将有助于进入其他市场。建立在亚马逊?该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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