दिल, जीवन का यह इंजन, इसके कार्य करने के रहस्य ने अनगिनत वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित किया है। दिल की इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी में असामान्यताएँ गंभीर स्वास्थ्य समस्याओं जैसे कि हृदय ताल रुकावट का कारण बन सकती हैं, इसलिए इसे समझना दिल की बीमारी के निदान और उपचार के लिए महत्वपूर्ण है। हालाँकि, पारंपरिक शोध विधियाँ नैतिकता और प्रयोगात्मक परिस्थितियों के कारण सीमित हैं, जिससे breakthroughs प्राप्त करना कठिन हो जाता है।
हाल के वर्षों में, वैज्ञानिकों ने कंप्यूटर सिमुलेशन की ओर ध्यान दिया है, "डिजिटल ट्विन हार्ट" बनाने का प्रयास कर रहे हैं, जो आभासी दुनिया में दिल की धड़कन को फिर से उत्पन्न करता है। लेकिन आभासी दिल का सिमुलेशन कंप्यूटेशनल संसाधनों की अत्यधिक मांग करता है, कुछ मिलीसेकंड के दिल की गतिविधियों का सिमुलेशन करने के लिए अरबों बार की गणना की आवश्यकता होती है, और 1 सेकंड के दिल की विद्युत गतिविधियों को पुनः उत्पन्न करने में कई घंटे या उससे भी अधिक समय लग सकता है, जिससे इसका नैदानिक और औषधीय विकास में उपयोग सीमित हो जाता है।
चित्र स्रोत टिप्पणी: चित्र AI द्वारा उत्पन्न, चित्र अधिकार सेवा प्रदाता Midjourney
हाल ही में, Zhiyuan अनुसंधान संस्थान ने एक वास्तविक समय दिल इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी सिमुलेशन प्रणाली विकसित करने में सफलता हासिल की है, जिसने आभासी दिल की धड़कन को "अत्यधिक वास्तविक समय" युग में ला दिया है! इसका मतलब है कि 1 सेकंड की दिल की गतिविधियों का सिमुलेशन करने के लिए कंप्यूटर को केवल 0.84 सेकंड की आवश्यकता होती है!
यह मजाक नहीं है, यह प्रणाली कितनी प्रभावशाली है? पहले हम यह समझें कि दिल इतना महत्वपूर्ण क्यों है। दिल हमारे जीवन का इंजन है, निरंतर रक्त पंप करता है, पूरे शरीर में ऑक्सीजन और पोषण पहुँचाता है। दिल की धड़कन विद्युत संकेतों पर निर्भर करती है, अगर दिल की इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी में कोई समस्या आती है, तो यह हृदय ताल रुकावट का कारण बन सकती है, जो गंभीर स्थिति में जीवन को भी खतरे में डाल सकती है।
इसलिए, डॉक्टरों और वैज्ञानिकों ने हमेशा दिल की इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी के रहस्यों का अध्ययन करने की कोशिश की है, लेकिन पारंपरिक प्रयोगात्मक विधियाँ या तो नैतिक मुद्दों के कारण सीमित हैं या प्रयोगात्मक स्थितियाँ बहुत जटिल हैं, जिससे प्रगति धीमी हो जाती है। इस समय, कंप्यूटर सिमुलेशन तकनीक काम में आती है। वैज्ञानिकों ने कंप्यूटर में "आभासी दिल" बनाने की कोशिश की, जिससे दिल की धड़कन की प्रक्रिया का सिमुलेशन करना और अधिक सुविधाजनक हो गया।
हालांकि, आभासी दिल का सिमुलेशन करना आसान काम नहीं है, यह कंप्यूटेशनल संसाधनों की अत्यधिक मांग करता है। सोचिए, दिल में इतनी सारी कोशिकाएँ हैं, हर कोशिका निरंतर विद्युत गतिविधि कर रही है, इसे सटीकता से सिमुलेट करना एक अद्भुत गणना की मांग करता है! पहले की तकनीक में, कुछ मिलीसेकंड के दिल की गतिविधियों का सिमुलेशन करने के लिए अरबों बार की गणना की आवश्यकता होती थी, 1 सेकंड की दिल की विद्युत गतिविधियों को पुनः उत्पन्न करने में कई घंटे या उससे भी अधिक समय लग सकता था, यह दक्षता बहुत कम थी, और इसे नैदानिक और औषधीय विकास में उपयोग नहीं किया जा सकता था।
Zhiyuan अनुसंधान संस्थान द्वारा विकसित यह प्रणाली सीधे आभासी दिल की धड़कन की गति को "अत्यधिक वास्तविक समय" स्तर पर बढ़ा देती है, इसका मतलब है कि डॉक्टर और शोधकर्ता दिल की गतिविधियों को फिल्म की तरह देख सकते हैं, और किसी भी समय रोक सकते हैं, तेज कर सकते हैं, या पीछे कर सकते हैं, जिससे अध्ययन करना बेहद सुविधाजनक हो जाता है!
तो, Zhiyuan अनुसंधान संस्थान ने "अत्यधिक वास्तविक समय" कैसे हासिल किया? वे केवल बात नहीं कर रहे हैं, उन्होंने वास्तव में कड़ी मेहनत की है!
सबसे पहले, उन्होंने दिल के मॉडल की शारीरिक संरचना का गहन अनुकूलन किया। उन्होंने पाया कि दिल में वास्तव में बहुत सारे खोखले स्थान होते हैं, असली मांसपेशी ऊतक केवल 1/3 स्थान घेरता है। इसलिए, उन्होंने एक विशेष डेटा संरचना का डिज़ाइन किया, जो केवल प्रभावी मांसपेशी ऊतक डेटा को संग्रहित करने के लिए है, जिससे कंप्यूटर को बेकार के खोखले डेटा को संसाधित करने में समय बर्बाद नहीं करना पड़ता, और दक्षता स्वाभाविक रूप से बढ़ जाती है।
दूसरे, उन्होंने मांसपेशी कोशिकाओं की इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी की गणना विधियों में सुधार किया। उन्होंने एक तकनीक अपनाई जिसे "मात्रात्मक" कहा जाता है, जिससे जटिल गणना प्रक्रिया को सरल बनाया गया, और एक रणनीति अपनाई जिसे "लूप विस्तार" कहा जाता है, जिससे डेटा पढ़ने की बार-बार की संख्या को कम किया गया, जिससे गणना की गति में काफी वृद्धि हुई।
अंत में, उन्होंने गणना प्रणाली की हार्डवेयर संरचना का अनुकूलन किया। उन्होंने आधुनिक GPU की शक्तिशाली गणना क्षमता का पूरा उपयोग किया, डेटा ट्रांसमिशन और संचार के तरीकों का अनुकूलन किया, जिससे डेटा विभिन्न गणना इकाइयों के बीच तेजी से प्रवाहित हो सके, और गणना की दक्षता को और बढ़ाया।
इन अनुकूलन रणनीतियों के माध्यम से, Zhiyuan अनुसंधान संस्थान ने अंततः दिल के सिमुलेशन की गति को 180 गुना बढ़ा दिया, जो दिल के सिमुलेशन के क्षेत्र में निश्चित रूप से एक अग्रणी सफलता है!
यह उपलब्धि न केवल हृदय ताल रुकावट के तंत्र के अध्ययन, सर्जरी की योजना, नए औषधियों के विकास आदि क्षेत्रों में नई आशा लाती है, बल्कि अन्य जटिल भौतिक प्रणालियों के वास्तविक समय सिमुलेशन के लिए मूल्यवान अनुभव भी प्रदान करती है, और दिल के सिमुलेशन तकनीक के विकास के इतिहास में एक और मील का पत्थर है!
