Digitální dvojče by mělo v medicíně pomoci při složitých operacích a dalších terapiích

Čeká vás náročná chirurgická operace a lékař uklidňuje: všechno předem vyzkoušíme na vašem dvojčeti. To zní děsivě. Ale pokud doplní, že půjde o vaše digitální dvojče, můžete se uklidnit. Digitální dvojčata začínají – po průmyslu, stavebnictví či energetice – pozvolna pronikat také do medicíny.

Koncept digitálního dvojčete je vlastně promyšleným praktickým využitím počítačového modelování. Uplatní se třeba ve složitějším stroji. Konstruktéři v počítači naprogramují jeho digitální kopii, která zobrazuje činnost stroje, propojení součástek a podobně. Při provozu dostává digitální dvojče v reálném čase informace z reálného světa dodávané senzory ve stroji, případně lidskou obsluhou. Pracovníci se díky tomu hned dozvědí, zda stroj pracuje dobře, není někde přetížený, nezvyšuje nebezpečně svou rychlost.

Ale podstatné je, že tohle se děje i v mnohem rozsáhlejším měřítku, třeba při stavbě a provozu velké budovy, při provozu výrobní linky nebo rovnou celé továrny. Pro ně tvůrci ideálně už v době prvních příprav sestaví ucelenou digitální kopii v počítači. Na ní se dá kvalitním počítačovým modelováním stanovit nejvýhodnější postup výstavby budovy a uspořádání pozdějšího provozu. Zabrání se tak situacím, kdy nakoupené přístroje nejsou kompatibilní nebo že se výrobní stroje přivezou do haly dřív, než je pro ně v podlaze zabudováno odtokové potrubí.

Krátkozrakých dětí přibývá. Lék je zdánlivě jednoduchý, ale nikdo ho nechce

Enjoy

Krátkozrakých dětí je ve světě stále víc. Existuje jednoduché doporučení, jak šíření krátkozrakosti omezit, ale téměř nikdo se jím nechce řídit. A tak výzkumníci vymýšlejí složitá a drahá technická řešení, která by měla zdravému vývoji dětských očí pomoci. Stavějí jiné školy a svítí do očí „léčivým“ světlem.

Josef Tuček

Přečíst článek

Plánování změn

Po nějaké době provozu se uživatelé budovy třeba rozhodnou něco v ní změnit. Třeba propojit místnosti, aby vytvořili jedno velké pracoviště, nebo změnit účel výrobní haly a vyrábět v ní něco jiného. V této situaci systém modelování pomocí digitálního dvojčete nejenže spočítá množství stavebních materiálů potřebných pro úpravy, ale také to, jak bude nutné upravit ventilaci a vytápění nebo změnit postup přepravy vstupních surovin a odvozu výrobků. A k tomu se jako bonus dá namodelovat budoucí údržba nových prostor. Tyto postupy využívá docela úspěšně například společnost Siemens.

Digitální dvojčata pronikla také do energetických sítí. Zde nabývají na významu s tím, jak mezi zdroji energie přibývají solární panely a větrné turbíny, které jsou závislé na počasí a vnášejí do distribuce více nejistoty. Digitální modelování aktuálního stavu a vývoje (i s využitím předpovědi počasí pro určené oblasti) umožňuje pružně reagovat na momentální poptávku, včetně krátkodobého snížení spotřeby u těch odběratelů, kde je to možné.

Golden a grafen. 2D materiály, které promění svět výpočetní techniky i elektroniky

Enjoy

Vědecký výzkum je něco jako hraní pokeru (i když oproti kartám je mnohem delší a nudnější). Dobrý hráč (výzkumník) musí dobře vyhodnocovat fakta a využít svých zkušeností. Racionálně volí herní strategii (výzkumný postup a cíl). Ale zasahuje také prvek náhody, který může výhře (novému objevu a jeho využití) zabránit. Letos přišly dvě velice zajímavé zprávy z oboru takzvaných dvojrozměrných materiálů. Ta první zachycuje situaci, kdy „pokerová hra“ teprve začala, ale druhá naznačuje blížící se „výhru“ – průlom v elektronice.

Josef Tuček

Přečíst článek

Nejdřív léčba v počítači

Po těchto zkušenostech digitální dvojčata opatrně pronikají také do medicíny, popisuje zpráva, kterou připravila nezávislá americká střešní organizace Národní akademie pro vědy, techniku a medicínu, již ovšem v její činnosti podporují federální instituce.

Prvním logickým krokem je vytvoření digitálního dvojčete napodobujícího pacienty s nějakou nemocí, ovšem s tím, že půjde o průměr ze všech zahrnutých nemocných. Na něm se u simulovaných terapií dá určit ta, která pomůže nejvíce lidem.

Vyšší úrovní je digitální dvojče připravené zvlášť pro každého pacienta, jehož čeká složité léčení. Počítačový model tedy zobrazuje přímo konkrétního člověka, ne jeho zprůměrovaný odraz. Digitální dvojče simuluje stav organismu, prodělané nemoci, zahrnuje poznatky z předchozích vyšetření. Díky tomu půjde lépe předpovídat, jak bude právě tento pacient na terapii reagovat, dají se posoudit výhody i rizika jednotlivých postupů. Jako příklad zpráva uvádí výběr terapie pro léčení nádorů.

Digitální dvojče bude samozřejmě obsahovat citlivá data o veškeré známé zdravotní historii pacienta, která bude nutné dobře zabezpečit.

Jisté ovšem také je, že vstup tohoto konceptu do medicíny bude pomalejší než jeho uplatnění v průmyslu. Lékaři bývají konzervativnější než technici. Dobře vědí, že případná chyba může být pro pacienta fatální (a pro lékaře pak znamenat žalobu, která – bez ohledu na konečné soudní rozhodnutí – může ohrozit jejich další kariéru).

Vědecký výzkum NATO stojí na spolupráci s odborníky v civilu

Zprávy z firem

Vojenská aliance NATO má také vlastní výzkum. Zaměřuje se nejenom na nové technologie pro bojové operace, ale také na to, jak bezpečnost světa ovlivňují změny klimatu, kybernetické útoky anebo podvodné ovlivňování voleb.

Josef Tuček

Přečíst článek

Kromě medicíny i předpověď počasí

Zpráva Národních akademií pro vědy, techniku a medicínu doporučuje, aby federální orgány podporovaly další vývoj konceptu digitálních dvojčat, zejména ve slibných oblastech, jako jsou zdravotnictví, meteorologie nebo klimatologie, ale samozřejmě i v dalších, průmyslových disciplínách, kde je ovšem dnes už docela dobře našlápnuto.

Zpráva proto doporučuje vylepšovat kontinuální zpětnou vazbu mezi realitou a jejím digitálním dvojčetem, aby systém mohl pohotové vyhodnocovat změny situace a využít strojového učení se z nových poznatků. Americké federální instituce pak zpráva nabádá, aby výzkumníkům umožnily lepší přístup ke svým výkonným počítačům.

Technologická válka vrcholí. Čína v ní poráží Evropu

Zprávy z firem

Čína letos zvýší výdaje na vědu a výzkum ze státního rozpočtu o deset procent oproti loňskému roku. Chce tak umožnit příklon své ekonomiky k rozvoji špičkových technologií. Současně ji motivuje závod se Spojenými státy o technologickou převahu ve světě.

Josef Tuček

Přečíst článek