心臟，這個生命的引擎，其運作的奧祕一直吸引着無數科學家的目光。心臟電生理的異常會導致心律失常等嚴重健康問題，深入理解它對心臟病的診斷和治療至關重要。然而，傳統研究方法受限於倫理和實驗條件，難以取得突破。

近年來，科學家們將目光投向了計算機仿真，試圖構建“數字孿生心臟”，在虛擬世界中重現心臟的跳動。但虛擬心臟仿真對計算資源要求極高，模擬幾毫秒的心臟活動就需要進行數十億次計算，重現1秒鐘的心臟電活動甚至需要數小時甚至更長時間，這極大地限制了其在臨牀和藥物研發中的應用。

心臟

圖源備註：圖片由AI生成，圖片授權服務商Midjourney

 最近，智源研究院成功開發出一套實時心臟電生理仿真系統，將虛擬心臟的跳動帶入了“超實時”時代!也就是說，模擬1秒鐘的心臟活動，計算機只需要0.84秒就搞定了!

這可不是鬧着玩的，這套系統厲害在哪兒呢? 咱們先來聊聊心臟爲啥這麼重要。心臟可是咱們生命的發動機，一刻不停地泵血，給全身輸送氧氣和營養。心臟跳動靠的是電信號，心臟電生理要是出了問題，就會引發心律失常，嚴重的話甚至會危及生命。

所以，醫生和科學家們一直想研究清楚心臟電生理的奧祕，但傳統的實驗方法要麼受限於倫理問題，要麼實驗條件太複雜，進展緩慢。 這時，計算機仿真技術就派上用場了。科學家們開始嘗試在電腦裏構建“虛擬心臟”，模擬心臟的跳動過程，這樣就能更方便地研究心臟電生理了。

不過，虛擬心臟仿真可不是件容易的事，它對計算資源的要求超級高。你想啊，心臟裏那麼多細胞，每個細胞都在不停地進行電活動，要想精確模擬出來，那計算量簡直是天文數字! 以前的技術，模擬幾毫秒的心臟活動就需要進行數十億次計算，重現1秒鐘的心臟電活動甚至需要數小時甚至更長時間，這效率也太低了，根本沒法用在臨牀和藥物研發上。

而智源研究院研發的這套系統，直接把虛擬心臟的跳動速度提升到了“超實時”級別， 這意味着醫生和研究人員可以像看電影一樣觀察心臟的活動，還能隨時暫停、快進、倒退，想怎麼研究就怎麼研究，簡直不要太方便!

那麼，智源研究院是怎麼做到“超實時”的呢? 他們可不是隨便說說而已，人家可是下了真功夫的!

首先，他們對心臟模型的解剖結構進行了深度優化。 他們發現，心臟裏其實有很多空腔，真正的心肌組織只佔了1/3的空間。於是，他們就設計了一種特殊的數據結構，專門用來存儲有效的心肌組織數據，這樣一來，計算機就不用浪費時間去處理那些沒用的空腔數據了，效率自然就提高了。

其次，他們對心肌細胞電生理的計算方法進行了改進。 他們採用了一種叫“量化”的技術，把複雜的計算過程簡化，同時還採用了一種叫“循環展開”的策略，減少了數據的讀取次數，這樣一來，計算速度就大大提升了。

最後，他們還對計算系統的硬件架構進行了優化。 他們充分利用了現代GPU的強大計算能力，優化了數據傳輸和通訊方式，讓數據在不同的計算單元之間快速流動，進一步提高了計算效率。

通過這些優化策略，智源研究院最終實現了心臟仿真速度180倍的提升， 這在心臟仿真領域絕對是開創性的突破!

這項成果不僅爲心律失常的機制研究、手術規劃、新藥研發等領域帶來了新的希望，也爲其他複雜物理系統的實時仿真提供了寶貴的經驗，是心臟仿真技術發展史上的又一座里程碑!