La tecnología de gemelos digitales es una “herramienta poderosa”, pero requiere una inversión significativa, dicen los expertos.

Los expertos en salud y aviación del King’s College London, el Instituto Alan Turing, la Universidad de Cambridge y el Instituto Oden de Ingeniería y Ciencias Computacionales en UT Austin, Texas, dicen que los avances en la tecnología de gemelos digitales la convierten en una herramienta poderosa para facilitar la previsión y la precisión. medicina y agilización del proceso de toma de decisiones en el campo de los sistemas de aviación. Su opinión fue publicada hoy en Ciencia Computacional de la Naturaleza.

En caso de aplicación sanitaria gemelo digital, una versión virtual de objetos del mundo real que se puede utilizar para predecir cómo se comportará este objeto puede predecir cómo se desarrollará la enfermedad de un paciente y cómo es probable que los pacientes respondan a diferentes terapias.

También es un gran beneficio en la aviación donde, por ejemplo, se necesitará tecnología para monitorear y controlar miles de drones, asegurando su mantenimiento, planes de vuelo eficientes y seguros, y puede adaptarse automáticamente a condiciones cambiantes, como el clima, sin requerir humanos. Interacción.

Sin embargo, los gemelos digitales actuales son en gran parte el resultado de soluciones técnicas personalizadas que son difíciles de escalar.

Los autores dicen que estos casos de uso establecen nuevas demandas de velocidad, confiabilidad, validación, verificación y cuantificación de la incertidumbre en los flujos de trabajo de gemelos digitales.

Lograr gemelos digitales a gran escala requerirá una reducción drástica de las barreras técnicas para su adopción.

El autor principal, el profesor Steven Niederer, de la Escuela de Ingeniería Biomédica y Ciencias de la Imagen del King’s College de Londres, dijo en medicina que un gemelo digital permitiría probar una gran cantidad de terapias en un paciente para identificar la mejor opción para esa persona con su enfermedad única. .

“Sin embargo, es necesario invertir en una teoría básica sobre cómo crear modelos, cómo configurarlos rápidamente y cómo conectar varios modelos para garantizar que funcionen como se espera”, dijo.

“También necesitamos desarrollar aún más las matemáticas de cómo creamos gemelos digitales a partir de datos de pacientes, cómo medimos la incertidumbre datos del pacientey cómo incorporar la incertidumbre del modelo en los pronósticos. Todo esto requiere una mayor inversión “.

“Estamos tomando más medidas en los pacientes en el hospital y desde el monitoreo remoto, y necesitamos desarrollar métodos para combinar esta información del paciente de manera rápida y confiable en un gemelo digital para brindar una representación de un solo paciente”.

“Otro desafío es cómo podemos predecir mejor cómo funcionará el corazón en condiciones extremas. A menudo queremos predecir cuándo fallará el corazón, pero solo tenemos información obtenida de él durante los procedimientos operativos normales “.

De manera similar, desde una perspectiva aeronáutica, la Dra. Karen Willcox, directora del Instituto Oden de Ingeniería y Ciencias Computacionales de la Universidad de Texas en Austin, dijo que para que un gemelo digital sea útil debe ser predictivo y cuantificar la incertidumbre.

“Los gemelos digitales necesitan poder analizar escenarios hipotéticos y hacer predicciones sobre el futuro para guiar la toma de decisiones con respecto a la gestión de activos físicos. Esto significa que un gemelo digital no se puede construir únicamente con datos, debe contener ambos. y modelos predictivos, dijo.

Si bien los desafíos siguen abiertos, el valor de los gemelos digitales es claro. Y no tienen que ser perfectos para ser valiosos. “Incluso con las limitaciones, los gemelos digitales brindan un valioso apoyo para la toma de decisiones en muchas áreas de aplicación diferentes”, dijo Willcox. “En última instancia, nos gustaría ver la tecnología utilizada en cada sistema de ingeniería. En este punto, podemos comenzar a pensar no solo en cómo el gemelo digital puede cambiar la forma en que operamos el sistema, sino también en cómo lo diseñamos.

Mark Girolami, director del programa de Ingeniería de Datos Central en el Instituto Alan Turing, dijo: “La promesa de vincular los modelos matemáticos a la realidad física que representan, basados ​​en datos, cambiará la forma en que interactuamos y controlamos el mundo físico. En la atención médica, por ejemplo, el creciente poder de las computadoras y los algoritmos permite que las tecnologías construyan un gemelo digital que se adapte a las necesidades del paciente, reconozca nuestra diversidad como seres humanos y mejore los resultados de salud individuales. Sin embargo, estos avances prometidos serán difíciles de lograr, lo que requerirá una mayor investigación y desarrollo coordinados y sostenidos para cumplir plenamente la promesa del gemelo digital ‘.