心脏电生理实时仿真系统的突破

心脏，生命的引擎，一直是众多科学家关注的焦点。异常的心脏电生理学可以导致严重的健康问题，如心律失常，因此理解这些现象对于心脏病的诊断和治疗至关重要。然而，传统的研究方法受限于伦理考虑和实验条件，使得在这一领域的重大进展变得困难。

近年来，科学家们将注意力转向计算机仿真技术，尝试构建一个“数字孪生心脏”来模拟心脏在虚拟世界中的跳动。但是，虚拟心脏仿真的需求非常高的计算资源：几毫秒的心脏活动需要数十亿次的计算，而重现一秒的心脏电活动可能花费数小时甚至更长时间，这极大地限制了其在临床设置和药物开发中的应用。

![心脏图像](Image 9: 心脏 (图片来源: AI生成, Midjourney授权))

最近，智源研究所成功研发了一种实时心脏电生理仿真系统，将虚拟心脏跳动带入“超实时”时代！这意味着模拟一秒的心脏活动现在只需0.84秒即可完成！

系统亮点

心脏是生命引擎，不断泵血以供应氧气和营养给全身。心跳依赖于电信号；如果心脏电生理出现问题，则可能导致心律失常，在严重情况下甚至危及生命。

优化心脏模型的解剖结构：发现心脏中有许多空腔，实际的心肌组织仅占三分之一的空间。因此，设计了一种特殊的数据结构来存储有效的心肌组织数据，避免计算机处理无用的空腔数据。
改进心肌细胞电生理计算方法：使用“量化”技术简化复杂计算，并采用“循环展开”策略减少数据读取次数，大大提升计算速度。
优化硬件架构：充分利用现代GPU的强大计算能力，优化数据传输和通信方式，使数据在不同计算单元之间快速流通。

通过这些优化策略，智源研究所实现了心脏仿真速度的180倍增长，标志着心脏仿真技术领域的突破性成就！

这一成就不仅为心律失常机制研究、手术规划和新药开发带来了新的希望，还为其他复杂物理系统的实时模拟提供了宝贵的经验，标志着心脏仿真技术发展史上的另一个里程碑。