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数字孪生市集将达到 500 亿美元
发布日期:2022-04-01 09:25    点击次数:149

数字孪生市集将达到 500 亿美元

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数字孪生指的是果真事物的凭空表征,它在制造业、工业和航空航天界限中进展着迫切作用——城市、口岸和发电站都要应用到数据分身。在 2010 年,美国国度航空航天局(NASA)的参议员约翰 · 维克斯(John Vickers)在一份辩论机构工夫阶梯图的呈报中初次建议了"数字孪生"这个主意。工业分析师推断,到 2026 年,数字孪生市集将达到 500 亿美元。

这些点子很快暗暗浸透了生物学界限。2016 年,时任 GE Digital 首席扩充官的比尔 · 鲁赫(Bill Ruh)曾预言到,"异日,咱们在出身那一刻起就会领有我方的数字孪生,它将从每个人身上运行的传感器中取得数据,瞻望咱们日后可能患上疾病、癌症等的概率。"数字孪生不错为患者提供量身定做的疗养决策、瞻望他们的疾病会如何发展。它以致不错用来测试潜在的疗养决策,摈斥通过患者自身进行测试所带来的风险。

目下为止,这些面孔大多数还处在初期阶段。欧洲、英国和美国的参议者参与了一项名叫 Echoes( Enhancing Cardiac care tHrOugh Extensive Sensing)的参议面孔,悉力于建设数字腹黑。德国医疗拓荒公司,西门子医疗系统公司(Siemens Healthineers)也在进行商酌的使命。法国软件公司,达索系统(Dassault Syst è mes)与美国食物与药品不休局(Food and Drug Administration,FDA)合营,批准了他们的"活腹黑"(The Living Heart)面孔。奥地利公司戈伦(Golem)正在为茕居的颓势群体创造数字孪生,从而赓续监测他们的健康景色。在使用者生病需要匡助时,数字孪生就会向护士人员发出警报。

当今,参议者正在用功终端一个最为雄壮的计算:孪生大脑。Neurotwin(神经孪生)是一项由欧盟资助的面孔,它但愿构建出患者个体的全脑诡计模子。

面孔网站 https://www.neurotwin.eu/ 以及网站上的默示图

Neurotwin 团队但愿这一模子概况用来瞻望(大脑)刺激对癫痫、阿尔兹海默症等神经疾病的疗养成果。他们正在策画一项从来岁开动进行的临床锻炼,为约 60 名阿尔兹海默症患者创造数字孪生,这些患者将会领受为其大脑量身定制的脑刺激疗养。策画于 2023 年进行的第二项临床锻炼将针对较难调养的局灶性癫痫患者进行商酌的使命。两项主意考据锻炼将证据该法度是否有用、能否改善这些患者的疗养成果。奏效的话,参议团队策画将他们的工夫延迟到参议大脑的其他方面,举例多发性硬化症、中风康复、抑郁和迷幻药影响的辩论方面。

对于约三分之一的癫痫患者而言,药物疗养并莫得作用。非侵入性刺激,即通过电流无痛刺激大脑,已被证明有助于缓慢癫痫发作的频率和强度。但这项工夫还很新,需要进一步鼎新。凭空大脑可能在此有用武之地。

Neurotwin 面孔融合员、Neuroelectrics* 首席科学官兼辘集独创人朱利奥 · 鲁菲尼(Giulio Ruffini)清晰,这个数字化身履行上是一个在诡计机上运行的数字模子。举个例子,为癫痫患者创造数字副本,Neurotwin 团队需要约半小时的核磁共振(MRI)数据和约十分钟的脑电(EEG)数据,从而创建一个概况体现大脑脑电作为的诡计机模子。此外,他们还需要履行模拟大脑主要组织的情况,包括头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质。

鲁菲尼说,这个孪生模子将会包含一个镶嵌式的"神经元群模子"(neural mass models)汇集 **。他说,这是操纵患者的"联贯组"(connectome),即大脑中的神经联贯图谱,变成对于大都互相联贯的神经元的平均步履的诡计模子。在癫痫患者中,联贯组的一些区域可能会过度喜跃;而在中风患者中,联贯组可能会发生篡改。一朝孪生模子被创造出来,团队就不错操纵它来优化对患者大脑进行的果真刺激,"咱们不错在诡计机上运行无限的模拟,直到找到咱们需要的。"鲁菲尼说,"从这个意旨上来说,它就像个天气预告的诡计模子。"

* 译者注

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*Neuroelectrics 是一家西班牙的医疗科技新兴公司,正在开发针对癫痫等神经疾病的非侵入性疗养决策。

**neural mass models 是一种用来模拟大都神经元和突触的粗粒度作为的低维模子。

举例,为了改善癫痫患者的疗养,患者需要每天捎带 20 分钟帽子,通过帽子对患者进行经颅电刺激。操纵数字孪生,鲁菲尼和他的团队不错优化刺激电极的位置以及施加的电流大小。

-   Denis Freitas   -

任何器官的数字孪生都会激励一系列的伦理问题。举例,要是患者的数字孪生瞻望他们将在两周内腹黑病发作,患者是否有权清澈或有权幸免清澈?在患者厌世后,这些孪生会如何?它会领有我方的法律或道德职权吗?

专注于医疗保健中使用数字孪生所触及伦理问题的著作作家,德国埃尔朗根 - 纽伦堡大学(University of Erlangen-N ü rnberg)的伦理学家马蒂亚斯 · 布劳恩(Matthias Braun)清晰,一方面,凭空替身为新疗法的开发提供了令人喜跃的、创新性的门路。而他接着说道,"但另一方面,这也给咱们带来了挑战。"起始,谁应该领有这个数字孪生?创造它的公司吗?"你是否有权说,嗯,我拒却健康保障公司或其他组织使用这些信息,或操纵这些信息拟合的模子进行瞻望?为了不骚扰自主权或狡饰,迫切的是让主体对数字孪生的使用有截止权。"对其失去截止,会导致布劳恩所说的‘数字奴役’(digital slavery)" *。

Braun, M. ( 2021 ) . Represent me: please! towards an ethics of digital twins in medicine. Journal of Medical Ethics, 47 ( 6 ) , 394-400.

Neuroelectrics 首席扩充官安娜 · 麦奎思(Ana Maiques)清晰,公司正在用功处分数字孪生所采集的个人数据可能会带来的问题。"当你在进行这种个性化面孔时,你会不得不问一些费事的问题。谁将领有这些数据?你将如何处理数据?"她说道。

这一面孔也曾招募了参议者来领悟这一尝试的道德和玄知识题,其中就包括瑞典乌普萨拉大学(University of Uppsala)的神经伦理学家曼努埃尔 · 格雷罗(Manuel Guerrero)。对位于欧洲的 Neurotwin 面孔来说,所采集的数据将会受到欧盟通用数据保护条例(European Union ’ s General Data Protection Regulation [ GDPR ] )的保护。格雷罗说,这意味着对数据的任何使用都需要得到数据悉数者的情愿。

© 由虫为神经现实想象

格雷罗和他的团队还在探索,"数字孪生"这一率先为制造业创造的术语,是否是复杂、动态器官(如活的大脑或腹黑)副本的最允洽术语。这一术语的使用是否会导致社会上的诬陷或过高的期待?他说,"相较于其他类型的孪生模子,大脑数字孪生的制造要复杂得多,是以大脑孪生的主意在神经科学界一直存在争议。"

对大脑的建模比腹黑或肾脏的要复杂许多个数目级,而况在伦理上也愈加复杂。鲁菲尼说,"咱们正在创造特殊复杂的大脑诡计模子。在某个阶段,我以为数字孪生到底在多猛过程上是一个数字孪生,抑或是一个有知觉的生物,这极少将变得拖拉。"

布劳恩以为是时期处分这些毒手的问题了。他说,"对我而言,这些确乎是咱们当今必须濒临的迫切挑战。"他警告了推迟濒临伦理和道德后果可能带来的危急,"要是你仅仅说‘好吧,仅仅开发一项工夫云尔,让咱们翘首跂踵吧’,你清澈这将会带来什么。"

但 Neurotwin 团队清晰,要是顺利地进行,这种数字孪生不错权臣改善患者预后以及咱们对这些毒手的大脑疾病的了解。麦奎思说,"咱们正在用功从一个完整不同的角度匡助大脑疾病患者。咱们想要称它为一个新类别的疗法,通过这个疗法,咱们正在尝试通过物理学和数学的力量解码大脑。"

要知道深度网络对未知情况的处理一直是个难题。

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作家:Grace Browne   |   翻译:苏打美式   | 校对:杜彧