质子治疗计划系统将开发基于人工智能的器官勾画平台来服务于更准确的质子计划，达到：在较小的困难器官上自动分割效果达到并超过有长期经验医生的水平；能直接给最终用户使用，并对不同厂商的 CT 图像达到具有较高的鲁棒性能，无需人工预处理图像。提供专门适用于放疗物理模型的快速Monte-Carlo 质子引擎，通过模拟质子在病人体内的传播和相互作用，准确的计算物理剂量，二次辐射和生物学效应，并因为采用了GPU并行技术，计算速度相对于传统的MC工具，例如Geant4等，提高了10^5倍。开发人工智能自动勾画靶区的治疗计划系统，缩短治疗计划时间，解放物理师，降低医院运行成本。本项目分四个子课题进行研究：软件系统工程，人工智能器官自动勾画，基于GPU的Monte Carlo剂量计算和质子计划优化。