Los avances tecnológicos en la simulación de las arritmias cardíacas están tomando un nuevo rumbo con el proyecto EuroHPC MicroCARD, que apunta a modelar corazones enfermos con una precisión sin precedentes. Este avance ha sido posible gracias al desarrollo de un preacondicionador BDDC altamente eficiente y escalable, alcanzando más del 90% de eficiencia cuando se utiliza en hasta 100 GPUs.

Las enfermedades cardiovasculares continúan siendo la principal causa de muerte en el mundo. De estas, la mitad se deben a arritmias cardíacas. Para afrontar este desafío, el EuroHPC MicroCARD ha adaptado modelos existentes y ha desarrollado nuevos enfoques que permitirán tomar en cuenta las microestructuras del corazón enfermo. Anteriormente, los modelos no alcanzaban el detalle del nivel celular, limitando así la capacidad de simular ciertos eventos de envejecimiento y enfermedades estructurales en el corazón.

La implementación del preacondicionador BDDC dentro del marco Ginkgo ha permitido superar las barreras anteriores. El uso de este preacondicionador, en conjunto con las modernas capacidades de computación exascale y GPUs, marca un avance significativo hacia simulaciones precisas a nivel celda por celda. Al considerar el modelo celda por celda, se incrementa significativamente el tamaño del problema, pero también se incrementa la precisión y el realismo en las simulaciones.

Los resultados experimentales de las simulaciones realizadas en supercomputadoras, como la Frontier Supercomputer, muestran un escalado efectivo del preacondicionador BDDC, manteniendo un tiempo de ejecución constante gracias a su implementación mejorada. Estas simulaciones no solo demostraron la capacidad de resolver ecuaciones complejas con una sola iteración global, sino que también destacaron la rapidez y eficiencia del nuevo enfoque en comparación con otras técnicas como AMG para problemas de gran tamaño.

Estos avances no son simplemente teóricos. La implementación del BDDC en Ginkgo está pensada para ser combinada con el modelo de celda a celda en desarrollo dentro de OpenCARP, lo que abrirá las puertas a simulaciones de electrofisiología cardíaca a escala exa. Esto representa un gran paso hacia adelante para comprender mejor los mecanismos de las arritmias y, en última instancia, mejorar las intervenciones médicas para estos trastornos del ritmo cardíaco.

La conclusión principal es que la integración de esta nueva tecnología no solo proporciona una herramienta potente para la investigación biomédica, sino que también sienta las bases para futuros desarrollos en modelado y simulación de enfermedades complejas.