生物時間與計算時間比為1:0.84

原標題：智源發(fā)布心臟模型！超實時仿真人體生理功能，速度提升180倍
文章來源：量子位
內(nèi)容字數(shù)：7172字

智源研究院實現(xiàn)心臟電生理實時仿真

近日，智源研究院成功開發(fā)了一套實時心臟電生理仿真系統(tǒng)，達到了生物時間與計算時間比為1:0.84的突破性成果。這項技術(shù)的實現(xiàn)標志著心臟仿真領域的一次重大進展，進一步推動了醫(yī)學研究與臨床應用的發(fā)展。

1. 背景與重要性

心臟作為人體重要的器官，其電生理活動的異常往往導致心律失常等健康問題。傳統(tǒng)的心臟電生理研究依賴于動物模型和臨床數(shù)據(jù)，受限于倫理和實驗條件的復雜性。計算機仿真技術(shù)的興起為這一領域帶來了新的研究工具，能夠在虛擬環(huán)境中重現(xiàn)心臟的電生理活動。

2. 實時仿真系統(tǒng)的設計

智源研究院構(gòu)建了一個包含19種細胞生理狀態(tài)和70多個公式的人心室模型，能夠模擬復雜的電生理與病理狀態(tài)。為實現(xiàn)實時計算，研究團隊針對計算強度和I/O密集等瓶頸進行深度優(yōu)化，采用了量化、循環(huán)展開和分布式計算等策略，最終實現(xiàn)了180倍的速度提升。

3. 技術(shù)路線與優(yōu)化策略

在系統(tǒng)設計中，智源研究院充分利用GPU的順序訪問優(yōu)勢，構(gòu)建了適合稀疏數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以提高計算性能。此外，通過量化策略簡化復雜計算，并采用循環(huán)展開策略減少I/O操作，使得仿真在大規(guī)模計算中更為高效。

4. 實驗與成果

經(jīng)過優(yōu)化后，系統(tǒng)能夠在32張GPU卡上實現(xiàn)實時計算，生物時間與計算時間比達到1:0.84。仿真結(jié)果顯示，前后誤差均在可接受范圍內(nèi)，確保了計算的生理準確度。這為理解心律失常的機制及新藥研發(fā)提供了堅實基礎。

5. 未來展望

智源的實時心臟電生理仿真系統(tǒng)不僅在醫(yī)學基礎研究中具有重要意義，還可用于藥物安全性評估和臨床手術(shù)方案的制定，推動心臟病的診斷和治療水平的提升。這一技術(shù)的進步將為超大復雜物理系統(tǒng)的實時仿真提供寶貴經(jīng)驗。

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作者簡介：追蹤人工智能新趨勢，關注科技行業(yè)新突破