Iako su relativno novi, digitalni blizanci virtualiziraju industrijske postavke, urbano okruženje i scenariji strateškog donošenja odluka, ali oni također mogu virtualizirati biološke sustave i dinamiku-čak i što se tiče razumijevanja bolesti i liječenja.
Na Dječja bolnica u Bostonukirurzi zapošljavaju digitalne blizance srca i drugih organa kako bi analizirali medicinske probleme i planirali operacije. Liječnici ne samo da mogu pogledati, recimo, samo srce, već mogu razumjeti i utjecaj operacije na protok krvi i kisika ili pritisak na ventile.
Trodimenzionalni prikaz organa omogućuje liječnicima da rotiraju vizualizaciju kako bi stekli precizno razumijevanje izgleda za nadolazeću operaciju. U budućnosti bi senzori pričvršćeni na pacijenta mogli stvoriti virtualizaciju srčanih stanja u stvarnom vremenu u digitalnom blizancu.
Ellen Kuhl, profesorica inženjerstva na Sveučilište Stanfordrazrađuje prednosti. “Kad imate ovaj model, možete personalizirati s određenim značajkama, određenom anatomijom”, kaže ona. “Tada možete isprobati stvari. U srčanoj operaciji ne možete isprobati 20 različitih stvari. Imate samo jedan hitac. “
U međuvremenu, Singapurski istraživači imaju razvio digitalnog blizanaca koji replicira metaboličke tokove predvidjeti kroničnu bolest bubrega u dijabetes melitusu tipa 2.
Istraživači ističu da se u posljednja četiri desetljeća broj bolesnika s dijabetesom udvostručio. U stvari, gradska država Singapur sadrži jedan od Najveći postotak bolesnika s zatajenjem bubrega Zbog dijabetesa na globalnoj razini. Digitalna analiza blizanaca omogućuje istraživačima da istražuju dugoročne promjene u metaboličkim procesima, omogućujući liječnicima da predvide pojavu kronične bubrežne bolesti u naredne tri godine.
Ostale inicijative imaju temeljni istraživački pristup pokušavajući razumjeti kako se patogeni mogu ponašati. Američka agencija za napredne istraživačke projekti odbrana je otvorila program simulacije mikrobnih sustava (SMS), koji gleda Predviđanje ponašanja bakterija putem računalnih simulacija. Konkretno: “SMS traži interdisciplinarne, sveobuhvatne i integrirane tokove rada za generiranje nepoznatih parametara iz novih podataka za informiranje računalnih modela koji mogu predvidjeti E. coli.”
Sadržaj objave
Povećavanje fizioloških performansi
Digitalni blizanci ljudske fiziologije ne mogu poslužiti samo za razvijanje boljeg razumijevanja bolesti, već bi također mogli pronaći korištenje za poboljšanje performansi u sportu.
Istraživači iz Ecole Polytechnique i Institut Universitaire de France razvili su digitalni blizanac za sportaše u pokretanju sporta koji uzima u obzir fiziološke karakteristike. Simulacije su “potvrđene usporedbom s performansama polja, eksperimentalnim opažanjima i podacima literature”, kažu oni. “Simulacije rekordnog vremena i trominutni sveobuhvatni testovi bili su u skladu s eksperimentalnim podacima. “
Takve istrage već utječu na sportska natjecanja. Olimpijski plivači na Olimpijskim igrama u Parizu imali su podršku vlastitih digitalnih blizanaca. Od 2015. godine, istraživači sa Sveučilišta Emory i Sveučilišta u Virginiji prikupljali su podatke plivača putem inercijalnih mjernih jedinica na gležnju, leđa i zapešća kako bi uhvatili ubrzanje, silu i orijentaciju tijela sportaša.
Napredni senzori mjere silu koje ruke plivača stvaraju i smjer s kojim je sila okrenuta. Oni Upotrijebite ove tokove brojeva da biste stvorili digitalni blizanac sportašašto njihova kretanja spuštaju do milisekunde. Sada su sastavili ogromnu bazu digitalnih blizanaca od više od 100 najboljih američkih plivača, omogućujući trenerima da preporučuju akcije za poboljšanje tehnike sportaša.
Stvaranje virtualnih pacijenata i populacije pacijenata
Ambiciozniji projekti ciljali su na stvaranje digitalnih blizanaca cijelog ljudskog tijela. Europska komisija stvorila je okvir za promicanje razvoja digitalnih blizanaca ljudi. A Europska inicijativa virtualnih ljudskih blizanaca pokušava stvoriti prikaze ljudskog zdravlja i stanja bolesti. Cilj inicijative je unaprijediti personalizirane tretmane i brigu.
Medicinski digitalni blizanci (MDT) mogu bitno promijeniti način na koji će liječnici i bolnice istražiti bolesti, identificirati uvjete, odabrati lijekove i pripremiti tretmane i operacije. Koriste računalne modele koji se mogu personalizirati za pojedinog pacijenta i može se dinamički rekalibrirati kako bi odražavao promjene s vremenom. Takvi blizanci pronalaze upotrebu u istraživanju i razumijevanju tuberkuloze, poput onoga što pokreće različite rezultate infekcije, informiranje o razvoju i pristupima za liječenje i prevenciju.
Drugo područje je proučavanje respiratornih virusnih patogena. Brojni faktori virusa i domaćina uz komplikacije iz drugih patogena i osnovnih bolesti mogu rezultirati heterogenošću u ozbiljnosti infekcije, ali njihov doprinos ili onih iz drugih, skrivenih mehanizama nije poznat. Pacijenti s pneumonijom u jedinicama intenzivne njege još je jedna briga, a istraživači pokušavaju izgraditi digitalni blizanac s pneumonijom za bolesnike s ICU -om koji služi kao alat za podršku liječniku.
Uloga u farmaceutskom razvoju
Farmaceutska industrija obilježena je visokim troškovima razvoja, visoki stupanj nesigurnosti ako lijek dođe do tržišta, životinjskih modela koji često ne predstavljaju ljudske reakcije i heterogenost populacije bolesnika koja može stvoriti varijabilnost. Digitalni blizanci mogu skočiti na izbor obećavajućih kandidata za razvoj lijekova.
Farmaceutska tvrtka Orion Corporation je Koristeći Aitijin digitalni blizanac za korištenje svojih kliničkih podataka i identificirati potencijalne kandidate za ciljanje bolesti raka. Aitia ima razvijeni digitalni blizanci Blizanca kao računski prikazi bolesti koje obuhvaćaju genetske i molekularne interakcije koje uzročno potiču kliničke i fiziološke ishode.
Već 2023. Altis Labs predvodio je koaliciju kako bi stvorio digitalni blizanac za klinička ispitivanja. Tvrtka za medicinsko snimanje je Rad s farmaceutskim tvrtkama AstraZeneca i Bayerizmeđu ostalog, ubrzati razvoj liječenja raka i smanjiti stopu neuspjeha.
U međuvremenu, farmaceutska i zdravstvena tvrtka Sanofi radi na i s virtualnom populacijom pacijenata. Digitalni blizanci pacijenata Uzmite u obzir znanje o biologiji bolesti, farmakologije i patofiziologije kako biste stvorili digitalni okvir.
Tvrtka kaže da, iako su stvarni pacijenti još uvijek ključni u studijama u kasnim fazama, virtualni pacijenti omogućuju mu testiranje novih kandidata za lijekove prije nego što ih presele u kliniku i u različitim ranim fazama tijekom razvoja, ubrzavajući procjenu sigurnosti i učinkovitosti kandidata za lijekove.
Tvrtka napominje da se farmaceutski istraživanje i razvoj suočava s 90% neuspjehom novih kandidata za lijekove tijekom kliničkog razvoja. Osim toga, regrutovanje pacijenata može biti izazovno i vremenski intenzivno. Druga korist je stvaranje ogromnih količina podataka koje se mogu proučavati.
Sanofi je zaposlio bolesnike s virtualnom astmom kako bi istražio učinkovitost novog spoja. Virtualni pacijenti predstavljali su sve relevantne vrste stanica i proteine koji se povezuju s astmom. Tržište povezanih lijekova je konkurentno i postoje mnoge alternative. Sanofi se stoga želio usredotočiti samo na najperspektivnija i tržišno rješenja.
Ubrzavanje identifikacije spojeva koji nisu prikladni za uvođenje na tržište može smanjiti troškove i omogućava istraživačima da se brzo usredotoče na kandidate koji pokazuju početne obećavajuće rezultate. Upotreba digitalnih blizanaca za prepoznavanje, procjenu i procjenu spojeva, materijala i proteina, na primjer, omogućava Neuspješan pristup.
Digitalni blizanci vjerojatno će imati sve veći utjecaj na medicinska istraživanja i liječenje pacijenata. Bolje razumijevanje tjelesnih funkcija i djelovanja bolesti omogućava istraživačima da točno stvaraju računalne simulacije koje predstavljaju probleme u stvarnom svijetu.
Umjetna inteligencija sposobna je analizirati sve veću količinu podataka prikupljenih s sve većim moćnim senzorskim tehnologijama. Također, personalizirani lijek se širi, a individualizirani pristupi lijekovima i liječenju polako guraju na stranu postupaka jednog veličine.
Poboljšanje poljoprivrede
Konačno, digitalni blizanci mogu ponoviti čitave ekološke sustave kako bi se razumjelo i poboljšalo poljoprivredu i akvakultura. Steven Kim s Kalifornijskog sveučilišta, Monterey Bay i Seong Heo na Nacionalnom sveučilištu Kongju proučavali su mogućnost stvaranja poljoprivrednih digitalnih blizanaca za mandarine. Kažu da vizualizacija i analiza podataka pokazuju potencijalnu upotrebu poljoprivrednih digitalnih blizanaca u budućnosti, ukazujući na buduće namjene.
„Ovaj koncept proširuje trenutne prakse upravljanja na temelju odluka temeljenih na podacima i nudi a Pogled u budućnost individualizirane poljoprivrede Omogućavanjem prilagođenog liječenja biljkama, srodnim personaliziranom medicinom za ljude “, dodaju oni.
Istraživači Državnog sveučilišta Iowa, Sveučilišta Nebraska-Lincoln (UNL) i Sveučilišta Purdue surađivat će na razvoju virtualnog blizanaca kukuruznog polja kako bi istražili poljoprivredni učinak u različitim okolnostima. U kombinaciji, akademske institucije dobile su američke nacionalne zaklade za znanost od nekih 3 milijuna dolara.
James Schnable, izvanredni profesor agronomije i hortikulture na UNL -u, objašnjava svrhu istraživačkog projekta. “Jednom kada izgradimo ove digitalne blizance, možemo Koristite računalstvo visokih performansi za simulaciju i istraživanje kako bi se ponašala cijela polja kukuruza s različitim svojstvima – Koliko su otporni na vjetrove i kako učinkovito koriste vodu i uhvatite svjetlost, na primjer – bez da zapravo rastu kukuruzno polje “, kaže on.
Digitalni blizanci također mogu koristiti razumijevanje načina vraćanja održivog ekološkog okruženja. A Digi4eco Shema-digitalno 4D ekološko praćenje obnove u područjima koja su ispunjena ribarstvom-istražuje pristupe za rješavanje izazova klimatskih promjena i reguliranje ljudskih aktivnosti koje utječu na ekološko okruženje.
Kao dio projekta, mreže robotskih platformi „prikupljaju podatke Izgradite digitalne blizance za širenje našeg razumijevanja 4D promjena morskih ekosustava” Napori namjeravaju stvoriti virtualni prikaz oceana i njegove bio-ekološke dinamike. Projekt će omogućiti istraživačima da pogledaju povijesne i trenutne podatke kako bi razumjeli promjene u oceanskom okruženju u kratkom i dugoročnom roku.
Martin Schwirn autor je “Mali podaci, veliki poremećaji: kako uočiti signale promjene i upravljati neizvjesnošću” (ISBN: 9781632651921). Također je stariji savjetnik za strateško predviđanje u Business Finskoj, pomažući startupima i dužnosnicima da pronađu svoju poziciju na sutrašnjem tržištu.
Povezani sadržaji
- Stojeći stolovi bolji su za vaše zdravlje, ali još uvijek nisu dovoljni
Olilo lansira uslugu širokopojasne mreže s više giga
Pokémon Go napokon proširuje kapu za trenir
Izvan LLM-a: Kako bi veliki kvantitativni modeli SandboxAQ mogli optimizirati AI poduzeća
Znanstvenici su identificirali podrijetlo izuzetno moćnog svemirskog radio vala
Video telematički sustavi postavljeni za solidan rast u Sjevernoj Americi, Europi
