Modellazione numerica dell'elettrofisiologia cardiaca su scala cellulare

MICROCARD è un progetto di ricerca europeo per costruire un software che possa svolgere simulazioni dell'elettrofisiologia cardiaca utilizzando modelli del cuore intero con risoluzione sub-cellulare, eseguendole sui futuri supercomputer exascale. È finanziato da EuroHPC.

Riassunto

Le malattie cardiovascolari sono la causa di morte più frequente nel mondo e la metà di queste morti sono dovute ad aritmie cardiache, disturbi del sistema di sincronizzazione elettrica del cuore. I modelli computerizzati sono essenziali per comprendere il comportamento di questo sistema complesso e le sue malattie. Questi modelli sono già molto sofisticati e ampiamente utilizzati, ma attualmente non sono abbastanza potenti da includere le singole cellule del cuore (2 miliardi!). Devono quindi presumere che centinaia di cellule stiano facendo all'incirca la stessa cosa. A causa di questa limitazione, i modelli attuali non possono rappresentare eventi associati all'invecchiamento e ai cuori strutturalmente malati, in cui un ridotto accoppiamento elettrico porta a grandi differenze di comportamento tra cellule vicine, con conseguenze anche fatali.

Se vogliamo modellare il cuore cellula per cellula, dobbiamo affrontare un problema matematico che è 10.000 volte più grande e molto più difficile da risolvere. Avremo bisogno di supercomputer più grandi di quelli che esistono oggi e molta inventiva per risolvere il nostro problema in modo efficiente su queste macchine future.

Lo scopo del progetto MICROCARD è di sviluppare software in grado di risolvere questo problema sui futuri supercomputer exascala. Svilupperemo algoritmi su misura per il problema matematico specifico, per la dimensione dei calcoli e per il particolare design di questi futuri computer, che probabilmente dovranno la maggior parte della loro potenza di calcolo a elementi di calcolo ultra-paralleli come le unità di elaborazione grafica (GPU). Non ci accontenteremo di una prova concettuale, ma utilizzeremo il codice sviluppato per risolvere problemi reali in cardiologia. Pertanto il progetto include esperti di informatica, matematici, ingegneri biomedici e collaborazioni con cardiologi e fisiologi.

Finanziamento

ANR, The Research Council of Norway, the German
 Federal ministry of education and research, the EuroHPC Joint Union, the European Union, il
 Ministero dello sviluppo economico, der Schweizerische Eidgenossenschaft, FFG

LinkedIn: @project MICROCARD

Twitter: @P_Microcard

Latest news

25 September 2024: Thesis defense Arun Thangamani

Arun Thangamani successfully defended his thesis "Optimized Code Generation of Parallel and Polyhedral Loop Nests using MLIR" at the University of Strasbourg. This is the first thesis supported completely by the MICROCARD project.

September 2024: Three meetings in southern Germany

MICROCARD members participated in three consecutive cardiac physiology/computing meetings that took place in southern Germany.

4-6 September: the Virtual Physiological Human (VPH) meeting in Stuttgart.

8-11 September: the Computing in Cardiology (CinC) meeting in Karlsruhe.

12-14 September: the Cardiac Physiome combined with the final MICROCARD workshop in Freiburg.

Together these meetings saw over two dozen MICROCARD contributions, an appropriate goodbye to the project which formally ends on 30 September.

MICROCARD-2!

Our proposal for MICROCARD to continue as a "Center of Excellence" leads the ranking for the call HORIZON-EUROHPC-JU-2023-COE-03 and is now in the negotiation stage. The exact starting date is not known yet.


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Agenda

11-13 November

openCARP user meeting in Graz, Austria

Thursday 28 November

Final review meeting of the MICROCARD project in Luxembourg


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