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1小时等于67亿人320年:最快超算模拟心脏

2012-10-30 15:26 未知 未知 阅读 0
核心摘要: 本文介绍了世界最快超级计算机Sequoia用于模拟人类心脏的Cardioid模型。该模型能模拟7小时以上心脏活动,精度达0.1mm,可同时运行数千个模型,速度比之前快300多倍,用于测试药物和电击对心脏细胞的影响,扩展了超算在生物医学领域的应用。

1小时等于67亿人320年:最快超算模拟心脏
Cardioid模型模拟心脏

世界排名第一的超级计算机Sequoia,其1小时的运算量相当于67亿人夜以继日工作320年才能完成。这台原本用于核武器实验模拟的超级计算机,最近被科学家们用来进行人类心脏的模拟。名为Cardioid的模型能够模拟7小时以上的人类心脏活动,可用于测试药物或电击等外界刺激对人类心脏的影响。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们利用Sequoia的“闲暇时间”——即Sequoia处于检测阶段、尚未完全启动主要程序的期间——通过Cardioid模型模拟出了人类心脏。LLNL开发的人类心脏Cardioid模型能够模拟心脏活动超过7小时,而之前的模型仅能模拟45分钟。这使得药物对心脏的影响可以通过Cardioid模型进行测试。

为什么需要建立这样的心脏模型来模拟人类心脏活动?LLNL实验室科学计算研究院的负责人Fred Streitz表示,对于测试药物对人类器官影响的实验,有相关法律规定。通过这样的模型,可以避免触犯这些法律规定,同时得知药物的效果。此外,这也扩展了超级计算机的应用领域。

像Cardioid这种现代化的心脏模型,将器官划分为一个个小单元,每个单元越小,就越接近真实心脏的运动。在Cardioid之前,心脏模型能够精确到0.2mm,而Cardioid将精度提高到了0.1mm。Mirin提到,过去人们往往只能同时运行数十个心脏模型,但在Sequoia上,能够同时运行数千个心脏模型,速度也比之前快300多倍。

Cardioid将每一个细胞看作一个单元,模型运行后,科学家们能够测试药物、电击对每个细胞的影响。Cardioid并非第一个人类器官的电子或化学模型。Dave Richard表示,实际上,他们使用的一些数字处理方法借鉴了他人经验,例如有人模拟出了人类大脑,还有其他许多实验室都在模拟人类器官系统,其中包括心脏。但LLNL有一个巨大优势:他们拥有世界上最快的超级计算机。

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