Verbundprojekt: Digitale Zwillinge des menschlichen Körpers für Exascale Supercomputer - dealii-X -

"dealii-X: Ein Exascale-Framework für digitale Zwillinge des menschlichen Körpers" ist ein innovatives Projekt, welches leistungsfähige und skalierbare Werkzeuge zur numerischen Simulation von physikalisch- biologischen Prozessen in Organen des menschlichen Körpers, insbesondere des Gehirns, entwickelt. Das Projekt baut auf den innovativen Bestandteilen der mathematischen Software deal.II auf, eine Bibliothek in der Programmiersprache C++, welche eine Reihe von mathematischen Werkzeugen für die Lösung von biomechanischen Modellen bietet, die durch partielle Differentialgleichungen beschrieben werden. Die numerischen Algorithmen basieren auf modernsten Varianten der Finite-Elemente-Methode für komplizierte Geometrien und werden in anwendungsspezifischen Codes auf die jeweiligen Organe zugeschnitten. Im Rahmen der Entwicklungen im Projekt werden die Möglichkeiten des Exascale-Computings in leistungsfähige Simulationscodes eingeführt, um mit hohem Detailgrad komplexe biologische Prozesse in Echtzeit zu simulieren und so die personalisierte Medizin zu unterstützen sowie Diagnose- und Behandlungsstrategien für neurologische Erkrankungen voranzutreiben. Der außergewöhnliche Rechenaufwand und die Auflösungsanforderungen für die zuverlässige Lösung der zugrundeliegenden mathematischen Modelle hat bisher verhindert, das Simulationswissen in der klinischen Praxis umzusetzen. Durch die Integration modernster HPC-Technologien für die zugrunde liegenden gekoppelten biomechanischen Modelle durch interdisziplinäre Teams wird dealii-X eine noch nie dagewesene Berechnungseffizienz und Genauigkeit bei der biologischen Modellierung bieten. Das Projekt stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Zukunft der medizinischen Diagnostik und Behandlungsplanung dar und bietet ein robustes Werkzeug für Forscher, welche neue Pfade in Richtung klinischer Anwendung beschreiten wollen.