突破极限：智源研究院首创超实时数字孪生心脏电功能仿真技术

实时模拟心脏的 3D 电活动。

原标题：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
文章来源：机器之心
内容字数：9813字

心脏作为重要器官，其电生理特性直接关系到人类的健康。心脏电生理活动的异常常常导致心律失常等严重健康问题，因此深入研究心脏电生理过程至关重要。传统的研究方法主要依赖动物模型和临床数据，但受限于伦理和实验条件，计算机仿真技术的兴起为这一领域提供了新的解决方案。

虚拟生理心脏的构建整合了分子生物学、生理学等多学科的最新成果，通过数学模型和计算机程序再现心脏的生理和病理活动。自20世纪50年代起，虚拟心脏模型的研究不断进展，多个复杂的心肌细胞电生理模型相继被提出，并应用于心脏功能研究及药物安全性评估。

为应对传统仿真计算时间长的问题，智源研究院开发了实时心脏电生理仿真系统。该系统能够在虚拟环境中实时模拟心脏的3D电活动，分析不同生理和病理因素对心脏功能的影响。通过深度优化模型计算，系统在更高分辨率和复杂度的心脏模型上实现了180倍的速度提升，仿真时间与生物时间比达到1:0.84。

该系统采用了适合稀疏数据的数据结构，并利用GPU的顺序访存提升了I/O速度。通过量化和循环展开策略，显著降低了计算复杂度，使得仿真达到实时计算的要求。此外，采用分布式计算进一步提高了系统仿真速度。

经过优化，系统在仿真2生物秒的心脏功能时，计算时间缩短至2秒内，达到了实时计算的标准。该技术不仅为心律失常等医学问题的研究提供了新工具，还在手术规划和新药研发方面具有重要应用价值，为未来的医学研究和临床治疗开辟了新的方向。

总体来看，智源研究院的实时心脏电生理仿真系统的成功实现，标志着心脏仿真技术的重大进步，为相关领域的研究和临床应用奠定了坚实基础。

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