11、迈向详细的组织尺度三维电活动模拟及矩阵乘法并行实现

迈向详细的组织尺度三维电活动模拟及矩阵乘法并行实现

组织尺度三维电活动模拟

在组织尺度的三维电活动模拟中，对于兰尼碱受体（RyR）状态转换的建模，采用二项分布是一种有效的方法。当满足一定条件时，可通过预先计算的值避免二项分布的计算。若$p \leq p_t$，对于给定随机数$r$，只需检查$r \leq F(0, n, p_t)$，若满足此条件，无需计算二项分布就能得出$k = 0$，即无状态转换发生。当然，若某一状态下的RyR数量为0，从该状态转换的RyR数量也为0。

硬件与数值设置

测试系统为奥斯陆大学运营的超级计算机Abel。其计算节点配备双英特尔至强E5 - 2670（Sandy Bridge）处理器，每个节点有16个物理计算核心，运行频率为2.6 GHz，互连采用FDR（56 Gbps）Infiniband。使用英特尔的icc编译器15.1.0进行编译，英特尔MPI 5.0.2库进行通信。后续数值实验最多使用128个计算节点，即2048个CPU核心。所有实验在组织和细胞层面均采用固定时间步长0.05 ms，组织尺度模拟时，选用0.5 mm的固定空间网格分辨率离散扩散项。

性能优化实验

首个数值实验旨在测试对计算细胞功能优化后的性能提升。对一个有10000个二联体的单细胞运行10000个时间步，相当于模拟一次500 ms的心跳，细胞在$t = 50$ ms时受刺激。不同优化措施带来显著性能提升：
| 函数 | 优化方式及提升效果 |
| ---- | ---- |
| computateLocalLtypeCurrent | 去除冗余计算提升37.5% |
| computeLocal