Il 19 e 20 aprile 2021 si è svolto il kickoff meeting del progetto europeo MICROCARD “Numerical modeling of cardiac electrophysiology at the cellular scale” a cui il Dipartimento di Matematica partecipa con l’unità coordinata dal professor Luca Pavarino e composta dai professori Piero Colli Franzone, Stefano Gualandi, Raffaella Guglielmann e Simone Scacchi (UniMI).

MICROCARD è un progetto EuroHPC (https://eurohpc-ju.europa.eu/), nell’ambito della call Towards Extreme Scale Technologies and Applications, finanziato con un budget di 5.8 milioni di euro, della durata di 42 mesi, con 11 enti partecipanti (Università, enti di ricerca, ditte), e coordinato dal prof. Mark Potse dell’Università di Bordeaux.

Lo scopo di questo progetto europeo è lo sviluppo di nuovi modelli cardiaci e di software capaci di simulare l’elettrofisiologia cardiaca dell’intero cuore su scala subcellulare, usando i futuri supercomputer exascale.

Le patologie cardiache sono la causa di morte più frequente al mondo e metà di questi decessi sono dovuti ad aritmie cardiache, cioè a disordini della sincronizzazione elettrica del cuore. I modelli matematici possono aiutare a studiare e capire il comportamento complesso del cuore e le sue patologie. I modelli attuali sono già molto sofisticati e usati in molti centri internazionali, ma attualmente non sono in grado di simulare tutti i 2 miliardi di cellule cardiache e non possono rappresentare gli importanti eventi di invecchiamento e le patologie strutturali del cuore.

Se vogliamo simulare il cuore cellula per cellula, ci troviamo con un problema discreto 10.000 volte più complesso rispetto ai modelli attuali. Per questo sono necessari computer più potenti di quelli che esistono attualmente e nuovi algoritmi scalabili per simulare in modo efficiente questi modelli sulle future macchine parallele.

L’obiettivo del progetto MICROCARD è lo sviluppo di software in grado di risolvere questo problema sui prossimi supercomputer exascale. Verranno sviluppati algoritmi specifici per questi modelli matematici, le loro grandi dimensioni e le nuove architetture di questi supercomputer, in cui gran parte della potenza di calcolo sarà dovuta ad elementi di calcolo ultra paralleli noti come Graphics Processing Units (GPU). Questo progetto europeo punterà a risolvere problemi realistici in cardiologia e quindi include esperti di informatica, matematici, bioingegneri, in collaborazione con cardiologi e fisiologi.