世界首次！智源研究院实现数字孪生心脏电功能超实时仿真

AIGC动态3小时前发布 almosthuman2014

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文章摘要

心脏电生理特性的研究对于心脏病的诊断和治疗至关重要。传统研究方法受限于伦理和实验条件，而计算机仿真提供了一种新途径。虚拟心脏电生理仿真技术要求极高的计算资源，智源研究院开发的实时心脏电生理仿真系统能够模拟心脏的3D电活动，并探讨不同生理、病理因素对心脏功能的影响。该系统在医学基础研究、药物安全性评估和临床手术方案预演等方面具有重要意义。

虚拟生理心脏的研究始于上世纪五十年代，经过几十年的发展，研究人员研发了针对不同物种、心脏不同组织的心肌细胞电生理模型。智源研究院开发的人心室模型包含19种细胞生理状态变量和70多个公式，能够实现复杂的心脏电生理与病理仿真。为实现实时计算，智源对模型底层计算进行了深度优化，针对心脏仿真中的计算强度大和I/O密集等瓶颈问题，设计了多种优化策略，如量化和循环展开，有效降低了计算复杂度和I/O，实现了180倍的速度提升。

智源虚拟心脏仿真系统实现了对心脏电生理功能的实时仿真，达到生物时间与计算时间比为1:0.84。这一成果提升了心脏仿真系统的性能，为医学研究和临床应用提供了强有力的支持。通过先进的并行处理方法和优化数据传输和通讯方式，智源研究院成功实现了心脏仿真的实时计算目标，达到超实时计算结果，为心律失常、手术规划和新药研发等关键医学问题的研究奠定了坚实基础。