Virtual You — как цифровые двойники могут помочь нам вести здоровый образ жизни

Мысль о том, что может быть «другой я», двойник или идентичная копия самого себя, уже давно имеет сильное влияние на народное воображение. Теперь наука начинает вдыхать проблески реальности в концепцию, по крайней мере, в цифровой форме.

В Виртуальный ты Питер Ковени, профессор химии и компьютерных наук в Университетском колледже Лондона, и Роджер Хайфилд, научный директор Лондонского музея науки, показывают, как далеко продвинулись исследователи в своих поисках точных цифровых симуляций людей в целом и отдельных людей.

Перспектива персонализированной медицины гораздо более точна, чем примитивная версия, основанная на генетике, доступная сегодня. Ваш цифровой двойник точно спрогнозирует риск заболевания и порекомендует лекарства, диету и изменения образа жизни, чтобы продлить вашу здоровую жизнь. Также могут возникнуть тревожные вопросы, позволяет ли технология действительно надежные «касты здоровья»; вы хотите точный прогноз того, как и когда вы умрете?

С соответствующей символикой история начинается в деосвященной церкви Барселоны, часовне Torre Girona, над входом которой до сих пор стоит крест. В нем находится суперкомпьютер MareNostrum, который Ковени и его коллеги со всего мира используют для моделирования электрических, химических и механических процессов в организме человека. Авторы рассматривают компьютерное оборудование и программное обеспечение, вытесняющие церкви и соборы, как источник удивления и вдохновения в век информации.

В конечном итоге цель состоит в том, чтобы «зафиксировать в компьютере жизненные ритмы, закономерности и нарушения, не просто любой жизни или средней жизни, а одного конкретного тела и одной конкретной жизни — вашей». Это контрастирует с сегодняшним подходом, который, по сути, состоит в том, чтобы оглянуться назад на то, что происходило в прошлом с похожими, но не идентичными пациентами в подобных, но не идентичных обстоятельствах.

Создание виртуального человека требует сбора и анализа достаточного количества личных данных, чтобы обеспечить реалистичное представление. Это может быть результат любого количества сканирований вашего тела и его органов, а также геномного и биохимического анализа.

Даже самые мощные компьютеры, которые только можно себе представить в отдаленном будущем, не будут иметь достаточной мощности для анализа вас во всех молекулярных деталях. А если бы они могли, знаменитый принцип «хаоса» — фундаментальная случайность, лежащая в основе всего, — сделал бы абсолютно точное предсказание невозможным. Но Ковени и Хайфилд убедительно доказывают, что неполные цифровые представления будут чрезвычайно полезным инструментом для развития медицинской науки и здоровья людей.

Прежде чем создать полностью цифрового человека, исследовательские лаборатории выполняют более ограниченные, но все же чрезвычайно сложные задачи по созданию виртуальных моделей живых клеток, определенных органов, таких как сердце, и таких заболеваний, как рак.

Сердце уже давно играет главную роль в цифровой кампании человека. Компьютерное моделирование сердца впервые появилось более 30 лет назад. Теперь они достаточно точны, чтобы показать наилучшее положение кардиостимулятора, чтобы обеспечить оптимальную электрическую стимуляцию, не повреждая желудочек, в который он вставлен.

Другие проекты расширяют поток крови от сердца к артериям, венам и капиллярам, ​​которые составляют всю сердечно-сосудистую систему. Самый яркий пример — Юн Сун, 26-летняя кореянка, чей круговорот — сеть судов протяженностью 95 000 км — был нанесен на карту. in silico благодаря международному сотрудничеству с использованием нескольких суперкомпьютеров. Исследователи начинают делать выводы о клинически значимых различиях в артериальном давлении и движении тромбов по телу от кровотока Юн-Сан.

Человеческий мозг, с такой же мощностью обработки данных, как у самого передового кремниевого суперкомпьютера, на сегодняшний день является самым сложным органом для моделирования. Но простые цифровые модели мозга уже имеют клиническое применение — например, для планирования операции у пациентов с трудноизлечимой эпилепсией путем имитации распространения аномальной электрической активности во время припадков.

Мое единственное разочарование от чтения Виртуальный ты был способ, которым авторы ограничиваются цифровым миром, игнорируя соответствующие параллельные исследования по воспроизведению аспектов человека с помощью биологии, а не электроники. Использование стволовых клеток для создания органоидов — миниатюрных копий органов человека, включая мозг, — стало одним из самых значительных достижений науки за последнее десятилетие и окажет огромное влияние на персонализированную медицину.

Цифровая и биологическая сферы уже пересекаются в расширяющейся сфере биоэлектроники, о которой почти не упоминают Ковени и Хайфилд. Гибридные устройства, такие как биочипы, включают человеческие клетки и кремниевые устройства; электронные имплантаты и мозговые компьютерные интерфейсы соединяют человеческое тело с внешней вычислительной мощностью. В будущем мы можем даже быть связаны с нашими цифровыми двойниками.

Однако в рамках своих цифровых ограничений Виртуальный ты — это наиболее полный и понятный отчет о том, как революция в области вычислений и данных начинает преобразовывать человеческую биологию и медицину.

Забегая вперед, авторы придерживаются правдоподобной экстраполяции текущих исследований. Они избегают постчеловеческих фантазий, которым предавались другие, таких как создание цифровой версии себя, которая могла бы жить в каком-то ультракомпьютере после вашей смерти. Их видение — предоставление людям реального выбора в отношении своего здоровья, основанного на данных и понимании, а не на догадках, — достаточно захватывающее.

Виртуальный ты: Как создание цифрового двойника произведет революцию в медицине и изменит вашу жизнь Питер Ковени и Роджер Хайфилд Издательство Принстонского университета 25 фунтов стерлингов, 336 страниц

Клайв Куксон, научный редактор FT

Присоединяйтесь к нашей группе онлайн-книг на Facebook по адресу Кафе FT Books