本申请公开了一种心脏电生理模型的并行仿真方法及系统。所述心脏电生理模型的并行仿真方法包括：计算主核控制与其连接的从核对模拟的细胞进行初始化；计算主核根据其获取的仿真任务为各个与其连接的从核下发电位仿真任务；各个从核同时对各自对应模拟的细胞进行电位仿真计算从而获得心脏细胞电位仿真计算结果；各个从核将计算得到的心脏细胞电位仿真计算结果写入与其连接的计算主核；控制主核获取各个计算主核所传递的心脏细胞电位仿真计算结果。本申请的心脏电生理模型的并行仿真方法可同时开启十万级规模进程并行计算仿真，能够快速完成动作电位周期的仿真计算，加快心脏电生理模型的仿真速度，有效缩短仿真时间。有效缩短仿真时间。有效缩短仿真时间。
【技术实现步骤摘要】
心脏电生理模型的并行仿真方法及系统
[0001]本申请涉及心脏电生理模型
，具体涉及一种心脏电生理模型的并行仿真方法及系统。
技术介绍
[0002]心脏疾病是目前全球人群健康的首要死亡因素，且发病率及死亡人数仍处在上升的阶段，因此对于心脏生理以及病理的研究受到了国内外专家学者的广泛关注。利用虚拟心脏模型对心脏的各种生理机制进行仿真研究是目前临床实验方法的有效辅助手段。虚拟心脏的仿真是一项极为复杂的系统工作，其集合了细胞学、生物化学、解剖学、基因工程学、计算机科学等众多学科，通过对心脏的形态以及功能等方面进行建模仿真，重现心脏在正常以及病理条件下的电生理等各种特性。利用心脏电生理模型对心脏进行仿真研究，其优点在于可以定量并且直观地研究心脏的动态行为以及各种参数指标，并且可以十分方便地探究心脏在微观细胞层次的生理变化与宏观整体心脏变化的联系，从而有助于提高心脏疾病的诊治水平以及创新药物的研发。
[0003]现有的心脏电生理模型仿真系统通常采用串行方式进行仿真模拟，即在某一时刻只对某个动作电位周期的特定心脏细胞进行电位仿真计算，完成后再对本周期内另一个心脏细胞进行电位仿真计算，直到一个周期内所有的心脏细胞电位仿真计算完成，再开始下一个动作电位周期的计算。由于心脏细胞数量庞大，完成一个动作电位周期的仿真计算需要较长时间，如果仿真生成有效数据，需要完成上千个动作电位周期的模拟，花费时间更长。随着研究的进一步深入，心脏电生理模型加入了并行计算模式，但也是局限于几十个核进行计算，当心脏电生理模型细胞规模增大时，仿真计算量明显增加，无法有效缩短仿真计算时间。
[0004]具体而言，心脏电生理模型是综合运用计算机强大的计算能力以及图形显示能力，对真实心脏的解剖结构、电生理等方面的特性进行仿真。随着心肌细胞模型越来越丰富和心脏组织模型越来越精细，心脏电生理模型的仿真计算规模越来越大。庞大的计算量已经成为心脏电生理模型研究发展的瓶颈，在较短的时间完成心脏电生理模型的大规模计算仿真是很有必要的。
[0005]现有的心脏电生理模型仿真存在如下缺点：
[0006]串行仿真计算慢，完成一次动作电位周期的仿真计算周期长，在大规模计算时，无法在较短时间内完成仿真，得到有效数据。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种心脏电生理模型的并行仿真方法，来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
[0008]本专利技术的一个方面，提供一种心脏电生理模型的并行仿真方法，所述心脏电生理模型的并行仿真方法包括：
[0009]计算主核控制与其连接的从核对模拟的细胞进行初始化，其中，一个计算主核与多个从核连接，一个从核对应模拟至少一个细胞；
[0010]计算主核根据其获取的仿真任务为各个与其连接的从核下发电位仿真任务；
[0011]各个从核同时对各自对应模拟的细胞进行电位仿真计算从而获得心脏细胞电位仿真计算结果，其中，一个细胞对应仿真出一个心脏细胞电位仿真计算结果；
[0012]各个从核将计算得到的心脏细胞电位仿真计算结果写入与其连接的计算主核；
[0013]控制主核获取各个计算主核所传递的心脏细胞电位仿真计算结果。
[0014]可选地，所述心脏电生理模型的并行仿真方法进一步包括：
[0015]控制主核将获取的心脏细胞电位仿真计算结果进行持久化存储。
[0016]可选地，在所述计算主核控制与其连接的从核对模拟的细胞进行初始化之前，所述心脏电生理模型的并行仿真方法进一步包括：
[0017]控制核心为各个所述计算核心发送初始化任务，所述初始化任务包括仿真迭代次数。
[0018]可选地，在所述计算主核根据其获取的仿真任务为各个与其连接的从核下发电位仿真任务之前，所述心脏电生理模型的并行仿真方法进一步包括：
[0019]控制核心生成所述仿真任务，所述仿真任务包括仿真迭代次数信息；
[0020]所述控制核心将所述仿真任务传递给各个所述计算主核。
[0021]可选地，在所述控制主核将获取的心脏细胞电位仿真计算结果进行持久化存储之后，所述心脏电生理模型的并行仿真方法进一步包括：
[0022]控制核心在收到所有计算主核发来的心脏细胞电位仿真结果后，根据当前仿真迭代次数信息，判断是否达到预设的仿真迭代次数，若否，则
[0023]控制核心将获取的所有心脏细胞电位仿真结果广播给各个计算主核。
[0024]可选地，在所述控制核心将获取的所有心脏细胞电位仿真结果广播给各个计算主核之后，所述心脏电生理模型的并行仿真方法包括：
[0025]每个计算主核进行如下步骤：
[0026]每个计算主核获取所有心脏细胞电位仿真结果中属于与自身连接的从核的心脏细胞电位仿真结果；
[0027]每个主核将获取的心脏细胞电位仿真结果传递给用于生成该心脏细胞电位仿真结果的从核；
[0028]各个从核进行如下步骤：
[0029]各个从核根据获取的心脏细胞电位仿真结果进行电位仿真计算。
[0030]可选地，所述心脏电生理模型的并行仿真方法进一步包括：
[0031]控制核心在收到所有计算主核发来的心脏细胞电位仿真结果后，根据当前仿真迭代次数信息，判断是否达到预设的仿真迭代次数，若是，则
[0032]控制核心释放打开的文件资源，计算主核释放其从核阵列资源，结束仿真。
[0033]本申请还提供了一种计算机系统，所述计算机系统包括多个主核，每个主核与多个从核连接，所述计算机系统用于实现如上所述的心脏电生理模型的并行仿真方法，其中，多个主核中任意一个主核作为控制主核，其他主核作为计算主核。
[0034]本申请还提供了一种控制主核控制心脏电生理模型工作的方法，所述控制主核控
制心脏电生理模型工作的方法包括：
[0035]生成初始化信号；
[0036]将初始化信号传递给各个所述计算主核，以使各个计算主核控制与其连接的从核对模拟的细胞进行初始化，其中，一个计算主核与多个从核连接，一个从核对应模拟至少一个细胞；
[0037]收集各个计算主核所传递的心脏细胞电位仿真计算结果，其中，所述心脏细胞电位仿真计算结果通过各个从核计算获取。
[0038]可选地，所述控制主核控制心脏电生理模型工作的方法进一步包括：
[0039]将获取的心脏细胞电位仿真计算结果进行持久化存储。
[0040]有益效果
[0041]本申请的心脏电生理模型的并行仿真方法提供了一种心脏电生理模型的并行仿真方法，该方法可同时开启十万级规模进程并行计算仿真，能够快速完成动作电位周期的仿真计算，加快心脏电生理模型的仿真速度，有效缩短仿真时间。
附图说明
[0042]图1为本专利技术第一实施例的心脏电生理模型的并行仿真方法的流程示意图。
[0043]图2是一种电子设备，用于实现图1所示的心脏电生理模型的并行仿真方法。
[0044]图3是本专利技术第一实施例的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种心脏电生理模型的并行仿真方法，其特征在于，所述心脏电生理模型的并行仿真方法包括：计算主核控制与其连接的从核对模拟的细胞进行初始化，其中，一个计算主核与多个从核连接，一个从核对应模拟至少一个细胞；计算主核根据其获取的仿真任务为各个与其连接的从核下发电位仿真任务；各个从核同时对各自对应模拟的细胞进行电位仿真计算从而获得心脏细胞电位仿真计算结果，其中，一个细胞对应仿真出一个心脏细胞电位仿真计算结果；各个从核将计算得到的心脏细胞电位仿真计算结果写入与其连接的计算主核；控制主核获取各个计算主核所传递的心脏细胞电位仿真计算结果。2.如权利要求1所述的心脏电生理模型的并行仿真方法，其特征在于，所述心脏电生理模型的并行仿真方法进一步包括：控制主核将获取的心脏细胞电位仿真计算结果进行持久化存储。3.如权利要求2所述的心脏电生理模型的并行仿真方法，其特征在于，在所述计算主核控制与其连接的从核对模拟的细胞进行初始化之前，所述心脏电生理模型的并行仿真方法进一步包括：控制核心为各个所述计算核心发送初始化任务，所述初始化任务包括仿真迭代次数。4.如权利要求3所述的心脏电生理模型的并行仿真方法，其特征在于，在所述计算主核根据其获取的仿真任务为各个与其连接的从核下发电位仿真任务之前，所述心脏电生理模型的并行仿真方法进一步包括：控制核心生成所述仿真任务，所述仿真任务包括仿真迭代次数信息；所述控制核心将所述仿真任务传递给各个所述计算主核。5.如权利要求4所述的心脏电生理模型的并行仿真方法，其特征在于，在所述控制主核将获取的心脏细胞电位仿真计算结果进行持久化存储之后，所述心脏电生理模型的并行仿真方法进一步包括：控制核心在收到所有计算主核发来的心脏细胞电位仿真结果后，根据当前仿真迭代次数信息，判断是否达到预设的仿真迭代次数，若否，则控制核心将获取的所有心脏细胞电位仿真结果广播...
【专利技术属性】
技术研发人员：马广浩，魏志强，殷波，贾东宁，张树刚，马猛飞，俞茂学，
申请(专利权)人：青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。