Verbundprojekt: Skalierbare Modellierung der kardialen Elektrophysiologie auf zellularer Ebene - MICROCARD-2 -

Das Herz ist ein hochpräzises elektrisches Organ. Jeder Herzschlag wird durch winzige elektrische Impulse ausgelöst und koordiniert. Störungen in diesem komplexen System können zu schwerwiegenden Herzrhythmusstörungen führen. Um diese besser zu verstehen und neue Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln, setzen Forscher auf hochleistungsfähige Computersimulationen. Mit Hilfe von Supercomputern können detaillierte digitale Modelle des Herzens erstellt werden. Diese Modelle ermöglichen es, die Ausbreitung elektrischer Signale im Herzen präzise zu simulieren und die Auswirkungen von Krankheiten auf das Herzgewebe zu untersuchen. Bisherige Modelle waren jedoch oft zu vereinfacht, um die Komplexität des menschlichen Herzens insbesondere auf der Mikroskala vollständig abzubilden. Durch die Entwicklung von detaillierteren Herzmodellen soll es möglich werden, die Ursachen von Herzrhythmusstörungen genauer zu erforschen und neue Therapieansätze zu entwickeln. Diese digitalen Zwillinge des Herzens könnten in Zukunft eine wichtige Rolle in der Prävention und Behandlung von Herzerkrankungen spielen. Ziel des EU-Vorhabens ist, den im Vorläuferprojekt MICROCARD auf Basis des etablierten Simulationscodes openCARP erstellten Prototypen auf gegenwärtige und zukünftige Exascale-Systeme zu skalieren und ihre Nutzbarkeit durch Anwender zu verbessern. Dazu gehört eine tiefere Integration der entwickelten Algorithmen in die openCARP-Codebasis, die Algorithmen weiterzuentwickeln, die Performance anhand von Benchmarks to überprüfen und einfach nutzbare Workflows zu erstellen. Das Teilvorhaben des ZIB konzentriert sich dabei auf die Teilziele der Integration entwickelter Algorithmen in die openCARP-Codebasis, energieeffiziente Adaptivität, Finite-Elemente-Diskretisierungen höherer Genaugikeit und ihre Nutzung für die Vorkonditionierung iterativer Löser, sowie Datenkompression für die Kommunikation zwischen verteilten Rechnerknoten.