药物的开发过程极其耗时,且成本高昂.平均而言,一款新药从开发到市场准入大概需要耗费10年的时间,花费数亿美元.而有些药物在投入市场之后才发现其具有某些不可接受的副作用,如具有电生理学的心脏毒性,从而不得不退出市场.失败的药物开发不仅仅带来了巨大的时间浪费和物质损失,也对患者的生命安全造成了严重威胁.因此,对于制药工业来说,如何在药物开发周期中尽早地发现药物可能具有的某些副作用,就成为了一个非常重要的课题.药物最严重的副作用就是可能引发致命的心律失常,这种副作用的根源在于药物分子与心肌细胞膜上的离子通道之间的相互作用.当前应用的一种药物安全性的评价指标基于心电图(ECG)中的QT间期,如果一种药物使得QT间期延长,则认为其可能会引发严重的心律失常.心脏是一个复杂的整体,其电活动源自许多不同过程的协调作用,从不同的层面来考虑,就可以视为多个不同物理尺度的子系统,这其中包括亚细胞级、离子通道级、细胞级、组织级和器官级,这些子系统中的任何一个功能发生异常都可能导致心律失常的发生.