Numeriske simuleringer av hjertets elektrofysiologi ned mot cellenivå

MICROCARD er et europeisk forskningsprosjekt for å bygge programvare som kan simulere hjertets elektrofysiologi ved hjelp av helhjertemodeller med subcellular oppløsning, på fremtidige eksascale superdatamaskiner. Den er finansiert av EuroHPC call Towards Extreme Scale Technologies and Applications. Prosjektet starter i april 2021.

Sammendrag

Kardiovaskulær sykdom er den hyppigste årsaken til død i hele verden, og halvparten av slike kardiovaskulære dødsfall skyldes hjertearytmi som opptrer når de elektriske impulsene i hjertet ikke fungerer normalt og dermed ødelegger hjertets elektriske synkroniseringssystem. Matematiske modeller, samt simuleringer av disse modellene på datamaskin, er veldig viktige for å forstå det elektriske synkroniseringssystemet og hvorfor syke tilstand oppstår. I dag er allerede avanserte matematiske modeller brukt i forskning, men disse modellene er ikke i stand til å studere alle individuelle cellene i hjertet (ca. 2 milliard celler). Derfor må forskerne ty til en kraftig tilnærming og nøye med mye lavere oppløsninger i simuleringene. Dagens matematiske modeller kan f.eks. ikke forklare sykdommens forløp i aldrende og strukturelt syke hjerter, hvor en redusert elektrisk kobling kan føre til store forskjeller mellom naboceller, som har en potensielt dødelig konsekvens.

For å kunne modellere og dermed simulere de individuelle cellene i et helt hjerte, må vi takle et matematisk problem som er ca. 10000 ganger større og vanskeligere å løse enn dagens standard. Vi trenger derfor mye kraftigere superdatamaskiner samt nye oppfinnelser som kan sikre en effektiv bruk av disse superdatamaskinene.

Hovedmålet til prosjekt MICROCARD er å utvikle programvare som kan brukes til å løse dette ekstremt utfordrende problemet på fremtidige exascale superdatamaskiner. Vi skal også lage nye numeriske algoritmer som er spesielt tilpasset det underliggende matematiske problemet, og som passer for fremtidens ultrakraftige datamaskiner. Vi vil ikke nøye oss med et "proof of concept", men skal bruke den utviklede programvaren til å løse realistiske problemer innen kardiologi. Suksess til prosjektet vil være basert på et velfungerende team av dataeksperter, matematikere og biomedisinske ingeniører, støttet av et samarbeid med kardiologer og fysiologer.

Finansiering

Logos of the funding
organizations: ANR in France, The Research Council of Norway, the Federal
Ministry of Education and Research in Germany, EuroHPC, the European Union, the
Ministerio dello sviluppo economico in Italy, the Swiss Federation, and the
Federale Forschungsgemeinschaft in Austria.

LinkedIn: @project MICROCARD

Twitter: @P_Microcard

Latest news

18 December 2024: Thesis defense Edoardo Centofanti

Edoardo Centofanti defended his thesis "Efficient Solvers and Machine Learning Approaches in Cardiac Electrophysiology on High-Performance Computing Architectures" and is now a doctor at the Università degli studi di Pavia.

MICROCARD restarted in November 2024

The MICROCARD project ended on 30 September but MICROCARD was reborn as a Centre of Excellence on 1 November 2024. It is funded by EuroHPC call HORIZON-EUROHPC-JU-2023-COE-03.

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.


more news

Agenda

20-22 January 2025

HiPEAC meeting in Barcelona

Monday 27 January

14:00 monthly WP6+7 meeting

16:00 monthly WP4 meeting

Friday 31 January

14:00 monthly WP1 plenary meeting

Thursday 6 February 2025

16:00 MICROCARD-2 Executive Board meeting

Friday 14 February

14:00 monthly WP1 technical meeting


full agenda

website powered by Dutch windmills • no cookies • all browsers welcome