- Регистрация
- 8 Окт 2018
- Сообщения
- 94
- Реакции
- 354
Виртуальные органы для спасения реальных жизней. Эксперт — о перспективах цифровых двойников
Сегодня крупнейшие компании из технологичных сфер тратят огромные средства на научно-исследовательскую деятельность. Так, лидер по этому показателю — компания Amazon — в 2018 году вложила в исследования и разработки $22,6 млн.
Одним из главных трендов последних лет стали цифровые двойники — виртуальные копии физических объектов, которые позволяют создателям техники не только симулировать возможные внештатные ситуации на этапе разработки, но и дистанционно сопровождать оборудование на протяжении всего жизненного цикла.
О цифровых двойниках сегодня, о будущем технологии и о том, с чего начать ее внедрение, рассказывает Дмитрий Лисогор, директор направления цифровой медицины, медицинского мониторинга и аналитики Philips в России и СНГ.
Что такое цифровой двойник
Разработчики бизнес-стратегий всегда должны быть уверены в том, что когда новый проект будет воплощен в реальность, то продукт будет полностью справляться со своими функциями, соответствовать целям и контексту на протяжении всего его срока службы.
Важнейшим инструментом здесь стали компьютерные симуляции. Например, создателю тормозов для автомобилей не требуется несколько машин, чтобы протестировать систему: гораздо быстрее и дешевле воспользоваться симулятором и провести виртуальные испытания.
Однако подобные симуляции неспособны адаптироваться к переменам в реальной жизни и не помогают реагировать на обстоятельства, которые могут возникнуть в будущем. Здесь на помощь приходят цифровые двойники — именно они выводят компьютерное моделирование за рамки простого теста и позволяют продолжать его на протяжении всего времени существования оборудования.
Термин «цифровой двойник» впервые использовал профессор Майкл Гривз из Мичиганского университета в 2002 году во время презентации, приуроченной к открытию Центра управления жизненным циклом продукта.
Концепция Гривза развивалась, совершенствовалась и дополнялась, но ее основа осталась прежней: реальное оборудование передает своему виртуальному зеркалу данные с помощью специальных датчиков, и эта связь осуществляется на протяжении всего жизненного цикла. Двойник содержит в себе максимум информации об оригинале, что позволяет не только быстро решать возникающие проблемы, но и предотвращать их.
Идея цифрового двойника универсальна: в теории точную виртуальную копию можно создать практически для любого объекта — автомобиля, моста, заводского оборудования или даже реактивного самолета. Каждый, кто имеет доступ к цифровой модели, может составить представление о состоянии его физической пары.
Вот лишь несколько преимуществ, которые становятся доступны бизнесу благодаря цифровым двойникам:
Можно выделить несколько сфер, где цифровые двойники уже используются особенно активно:
Так, некоторые детали МР-сканеров и компьютерных томографов изнашиваются и могут выйти из строя. Поломки могут привести к простоям оборудования, пациентам приходится дольше ждать процедуры, а клиника теряет деньги. Сервисное обслуживание рано или поздно требуется любой технике.
Этого невозможно избежать, но можно предусмотреть момент, когда ремонт будет необходим, и заняться им в свободное от приема пациентов время (например, ночью). И в этом может помочь цифровой двойник сканера.
Ежедневно один МРТ выдает в среднем 800 тысяч технических сообщений, отражающих ход его работы. Специальные сервисы удаленного мониторинга позволяют анализировать эти данные, предугадывать и предотвращать возможные поломки.
На что еще способен цифровой двойник в здравоохранении
Успех технологии цифрового двойника в медицине заставляет задуматься: если виртуальная копия МРТ предупреждает о необходимости замены детали сканера и помогает координировать ход ремонта, можем ли мы применить концепцию для раннего обнаружения и предотвращения болезней?
Крупнейшие компании из сектора здравоохранения уделяют все больше внимания идее цифрового пациента. Она подразумевает, что, если на протяжении долгого времени собирать различные данные об организме человека (результаты обследований, измерения жизненных показателей), возможно построить цифровую копию любого органа, а затем и полную виртуальную модель человека.
Виртуальная модель сердца уже в распоряжении врачей
По данным ВОЗ, сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются наиболее распространенной причиной смертности в мире и уносят более 17 миллионов жизней каждый год. Распознавание ССЗ на ранних стадиях способно спасти многих из них.
Своевременные медицинские изображения очень информативны, но клиницистам все еще бывает сложно разрабатывать оптимальный план лечения на основе двухмерной картинки, которая получается в результате УЗИ.
Например, Philips Heart Model — это программа, которая способна автоматически формировать 3D-модель левых камер сердца пациента на основании множественных объединенных 2D-изображений, а также рассчитывать показатель способности сердца качать кровь — важнейший параметр оценки сердечной функции.
Heart Model объединяет в себе проверенные наукой знания об анатомии сердца и продвинутый анализ данных. Модель была получена на основании данных об анатомии сердца и результатов более тысячи ультразвуковых исследований сердец различных форм и размеров.
Обобщенная структура способна адаптироваться под уникальные ультразвуковые изображения сердца каждого пациента. Затем формируется персонализированная модель органа.
Когда придет время цифрового аватара?
Несомненно, появление полного цифрового двойника человека вывело бы персонализированную и превентивную медицину на новый уровень. Цифровой пациент стал бы «аватаром», умным ассистентом, который присутствовал бы на всех этапах здравоохранения, от правильного образа жизни и профилактики до лечения в клиниках и ухода на дому.
Благодаря постоянным обновлениям, он мог бы давать интеллектуальные подсказки врачам при постановке диагноза и генерировать индивидуальные рекомендации для самого пациента. Похожие схемы уже сейчас разрабатываются в лабораториях нашей и других компаний по всему миру.
Есть и факторы, замедляющие появление «аватара». Человек не рождается вместе со схемой всех своих особенностей и отличительных черт — копия должна будет формироваться постепенно, шаг за шагом отдаляясь от обобщенной модели человеческого тела и приближаясь к индивидуальному варианту.
Как получить максимум при внедрении цифрового двойника
Технология цифровых двойников появилась сравнительно недавно. Однако она очень быстро развивается: например, половина компаний, чья деятельность связана с интернетом вещей, уже используют ее или планируют прибегнуть к ней в ближайшее время. Чтобы получить максимум выгоды, при создании цифровой копии оборудования или любого другого объекта бизнесу следует учитывать несколько моментов:
Иногда не обязательно уделять слишком много внимания построению «глубокой» и технологичной копии — вместо этого можно приступить к разработке следующей. Всегда помните о соотношении затраченных усилий и ожидаемого результата.
Все это поможет приспособить технологию к потребностям компании и послужит необходимым импульсом для создания новых двойников.
Помните, что это не краткосрочный проект, который заканчивается, как только получена ожидаемая выгода, а нечто, что при удачном исходе будет приносить пользу бизнесу очень долго.
Сегодня крупнейшие компании из технологичных сфер тратят огромные средства на научно-исследовательскую деятельность. Так, лидер по этому показателю — компания Amazon — в 2018 году вложила в исследования и разработки $22,6 млн.
Одним из главных трендов последних лет стали цифровые двойники — виртуальные копии физических объектов, которые позволяют создателям техники не только симулировать возможные внештатные ситуации на этапе разработки, но и дистанционно сопровождать оборудование на протяжении всего жизненного цикла.
О цифровых двойниках сегодня, о будущем технологии и о том, с чего начать ее внедрение, рассказывает Дмитрий Лисогор, директор направления цифровой медицины, медицинского мониторинга и аналитики Philips в России и СНГ.
Что такое цифровой двойник
Разработчики бизнес-стратегий всегда должны быть уверены в том, что когда новый проект будет воплощен в реальность, то продукт будет полностью справляться со своими функциями, соответствовать целям и контексту на протяжении всего его срока службы.
Важнейшим инструментом здесь стали компьютерные симуляции. Например, создателю тормозов для автомобилей не требуется несколько машин, чтобы протестировать систему: гораздо быстрее и дешевле воспользоваться симулятором и провести виртуальные испытания.
Однако подобные симуляции неспособны адаптироваться к переменам в реальной жизни и не помогают реагировать на обстоятельства, которые могут возникнуть в будущем. Здесь на помощь приходят цифровые двойники — именно они выводят компьютерное моделирование за рамки простого теста и позволяют продолжать его на протяжении всего времени существования оборудования.
Термин «цифровой двойник» впервые использовал профессор Майкл Гривз из Мичиганского университета в 2002 году во время презентации, приуроченной к открытию Центра управления жизненным циклом продукта.
Концепция Гривза развивалась, совершенствовалась и дополнялась, но ее основа осталась прежней: реальное оборудование передает своему виртуальному зеркалу данные с помощью специальных датчиков, и эта связь осуществляется на протяжении всего жизненного цикла. Двойник содержит в себе максимум информации об оригинале, что позволяет не только быстро решать возникающие проблемы, но и предотвращать их.
Идея цифрового двойника универсальна: в теории точную виртуальную копию можно создать практически для любого объекта — автомобиля, моста, заводского оборудования или даже реактивного самолета. Каждый, кто имеет доступ к цифровой модели, может составить представление о состоянии его физической пары.
Вот лишь несколько преимуществ, которые становятся доступны бизнесу благодаря цифровым двойникам:
- производители могут визуализировать использование своих продуктов в режиме реального времени;
- инженеры могут проводить предиктивную аналитику, чтобы предупредить возможные ошибки;
- неполадки можно устранять удаленно;
- можно устанавливать связь между системами, которые географически находятся далеко друг от друга;
- становится проще изучать потребительское поведение, а в дальнейшем — работать над качеством продукта и предлагать дополнительные сервисы.
Можно выделить несколько сфер, где цифровые двойники уже используются особенно активно:
- Производственные процессы на заводах и фабриках.
- Автомобильная отрасль: автомобили и системы (двигатели, тормоза). Дополнительный толчок к развитию технологии в данной области дало появление беспилотного транспорта. Другой пример — это автомобили класса люкс. Например, в Bugatti Veyron установлены мощнейшие двигатели, у которых есть цифровые двойники. Технология персонализирует двигатели в соответствии с предпочтениями и привычками каждого клиента.
- Здравоохранение. Именно в этой сфере цифровые двойники смогут полностью раскрыть свой потенциал. В перспективе копии могут появиться не только у медицинского оборудования, но и у отдельных органов и даже у людей.
Так, некоторые детали МР-сканеров и компьютерных томографов изнашиваются и могут выйти из строя. Поломки могут привести к простоям оборудования, пациентам приходится дольше ждать процедуры, а клиника теряет деньги. Сервисное обслуживание рано или поздно требуется любой технике.
Этого невозможно избежать, но можно предусмотреть момент, когда ремонт будет необходим, и заняться им в свободное от приема пациентов время (например, ночью). И в этом может помочь цифровой двойник сканера.
Ежедневно один МРТ выдает в среднем 800 тысяч технических сообщений, отражающих ход его работы. Специальные сервисы удаленного мониторинга позволяют анализировать эти данные, предугадывать и предотвращать возможные поломки.
Чтобы создать систему интеллектуального мониторинга, специалисты собрали информацию с 15 тысяч аппаратов — МР- и КТ-сканеров, интервенционных ультразвуковых систем — и проанализировали миллиарды точек данных. Далее с помощью ИИ и других методов алгоритмы предсказывают возможные проблемы.
На что еще способен цифровой двойник в здравоохранении
Успех технологии цифрового двойника в медицине заставляет задуматься: если виртуальная копия МРТ предупреждает о необходимости замены детали сканера и помогает координировать ход ремонта, можем ли мы применить концепцию для раннего обнаружения и предотвращения болезней?
Крупнейшие компании из сектора здравоохранения уделяют все больше внимания идее цифрового пациента. Она подразумевает, что, если на протяжении долгого времени собирать различные данные об организме человека (результаты обследований, измерения жизненных показателей), возможно построить цифровую копию любого органа, а затем и полную виртуальную модель человека.
Следует признать, что виртуальный пациент появится еще нескоро. Но с помощью технологии цифрового двойника уже сейчас создаются инновационные приложения для одного из важнейших наших органов — сердца.
Виртуальная модель сердца уже в распоряжении врачей
По данным ВОЗ, сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются наиболее распространенной причиной смертности в мире и уносят более 17 миллионов жизней каждый год. Распознавание ССЗ на ранних стадиях способно спасти многих из них.
Своевременные медицинские изображения очень информативны, но клиницистам все еще бывает сложно разрабатывать оптимальный план лечения на основе двухмерной картинки, которая получается в результате УЗИ.
Полного цифрового двойника сердца еще не существует, но есть клинические приложения, которые приближают нас к его созданию.
Например, Philips Heart Model — это программа, которая способна автоматически формировать 3D-модель левых камер сердца пациента на основании множественных объединенных 2D-изображений, а также рассчитывать показатель способности сердца качать кровь — важнейший параметр оценки сердечной функции.
Heart Model объединяет в себе проверенные наукой знания об анатомии сердца и продвинутый анализ данных. Модель была получена на основании данных об анатомии сердца и результатов более тысячи ультразвуковых исследований сердец различных форм и размеров.
Обобщенная структура способна адаптироваться под уникальные ультразвуковые изображения сердца каждого пациента. Затем формируется персонализированная модель органа.
Когда придет время цифрового аватара?
Несомненно, появление полного цифрового двойника человека вывело бы персонализированную и превентивную медицину на новый уровень. Цифровой пациент стал бы «аватаром», умным ассистентом, который присутствовал бы на всех этапах здравоохранения, от правильного образа жизни и профилактики до лечения в клиниках и ухода на дому.
Благодаря постоянным обновлениям, он мог бы давать интеллектуальные подсказки врачам при постановке диагноза и генерировать индивидуальные рекомендации для самого пациента. Похожие схемы уже сейчас разрабатываются в лабораториях нашей и других компаний по всему миру.
Есть и факторы, замедляющие появление «аватара». Человек не рождается вместе со схемой всех своих особенностей и отличительных черт — копия должна будет формироваться постепенно, шаг за шагом отдаляясь от обобщенной модели человеческого тела и приближаясь к индивидуальному варианту.
Кроме того, критики концепции цифрового пациента подвергают сомнению саму возможность применения технологии к такому сложному и тонкому объекту, как организм человека, состоящий из огромного количества подсистем. В отличие от рукотворных предметов, все люди индивидуальны, а количество факторов, влияющих на здоровье, бесконечно.
Как получить максимум при внедрении цифрового двойника
Технология цифровых двойников появилась сравнительно недавно. Однако она очень быстро развивается: например, половина компаний, чья деятельность связана с интернетом вещей, уже используют ее или планируют прибегнуть к ней в ближайшее время. Чтобы получить максимум выгоды, при создании цифровой копии оборудования или любого другого объекта бизнесу следует учитывать несколько моментов:
- Нужно рассмотреть все возможности
- «Бить в одну точку» — неудачная стратегия
Иногда не обязательно уделять слишком много внимания построению «глубокой» и технологичной копии — вместо этого можно приступить к разработке следующей. Всегда помните о соотношении затраченных усилий и ожидаемого результата.
- Хорошим началом может стать пилотный проект
Все это поможет приспособить технологию к потребностям компании и послужит необходимым импульсом для создания новых двойников.
- В основе успеха — контроль и измерение
Помните, что это не краткосрочный проект, который заканчивается, как только получена ожидаемая выгода, а нечто, что при удачном исходе будет приносить пользу бизнесу очень долго.
Для просмотра скрытого содержимого вам нужно войти или зарегистрироваться.
