Wyobraź sobie siebie zbudowanego z bajtów, siebie jako system obliczony przez superkomputer. Cyfrową wersję twojego zdrowia i choroby, dokładną w każdym elemencie, od rytmu twojego serca aż po kod DNA, zbudowaną na użytek medycyny. To się już dzieje
Twój cyfrowy awatar ma powiedzieć lekarzowi wszystko, co powinien o tobie wiedzieć. I zaproponować, jak zmienić styl życia, jakie leki zastosować, jak przeprowadzić pożądany zabieg, jaki sport uprawiać i co jeść, aby żyć długo i zdrowo. Takie podejście łączy wszystkie formy nowoczesnej diagnostyki, wykorzystujące komputery i dane do diagnozowania chorób serca, oczu czy raka.
Mając dane na temat twojego ciała począwszy od wagi i wzrostu przez narządy, tkanki, skład moczu i krwi po strukturę białek w jądrach komórek, twój wirtualny bliźniak podpowie lekarzowi wszystko, co dla ciebie najlepsze.
Pracują nad tym europejscy naukowcy od spersonalizowanej biomedycyny obliczeniowej, klinicyści oraz superszybkie komputery. W ramach projektu „Virtual Human” tworzą medycznego awatara.
Łączyć i symulować
Biomedycyna obliczeniowa wymaga zastosowania wielu komponentów w jednym zwartym obiegu, w którym dane są pobierane od pojedynczego pacjenta, przetwarzane i łączone w model dający przewidywane wyniki zdrowotne. To nazwa narzędzi i aplikacji komputerowych oraz podejścia do symulacji i modelowania ludzkiego ciała w zdrowiu i chorobie.
Umożliwi ona badania i stawianie diagnoz oraz zaleceń w niespotykanych dotąd szczegółach. Ponadto pozwoli modelować potencjalnie możliwe choroby danego człowieka w różnym wieku lub warunkach (kilka awatarów tej samej osoby).
Zebrać wszystkie dane
Wirtualni ludzie mogą pomóc lekarzom w planowaniu ryzykownych operacji, opracowaniu sposobu optymalnego i bezpiecznego dotarcia do guza, odpowiedniej dla konkretnego człowieka terapii lekowej. Chirurdzy mogliby sprawdzić na przykład, czy proteza nie spowoduje problemów i jaka jest najlepsza wielkość implantu, zanim wstawią go do twojej głowy.
Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?time_continue=7&v=T1_A_JPwQX8
Źródło: Science Museum / YouTube
Projekt „Virtual Human” łączy różne rodzaje danych o pacjentach, które rutynowo generuje obecny system opieki zdrowotnej: zdjęcia rentgenowskie, wyniki tomografii komputerowej, rezonansu magnetycznego, EKG, informacje o przebytych lub trwających chorobach itp., by zbudować wirtualnego bliźniaka pacjenta.
Od eksaskali po kwanty
W celu jego stworzenia konsorcjum CompBioMed współpracuje z największymi na świecie superkomputerami, od hiszpańskiego MareNostrum w Centrum Superkomputerowym w Barcelonie po amerykański, najszybszy na świecie Summit.
„Taki jest pomysł: użyć superkomputera do zintegrowania informacji, abyś mógł podjąć bardziej świadomą decyzję i to na podstawie osoby, a nie jakiejś populacji” – wyjaśnia dla ITU News prof. Andrea Townsend-Nicholson, która zarządza jedną z akademickich grup badawczych projektu.
W pierwszej fazie projekt skupiał się między innymi na algorytmach pomagających unikać złamań kości i na kodach komputerowych pozwalających ustalić, który lek będzie najskuteczniejszy w leczeniu.
Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?time_continue=101&v=1FvRSJ9W734
Źródło: Computational Biomedicine / YouTube
Choć kilka części systemu jest gotowych, nie da się jeszcze złożyć całego „Wirtualnego Człowieka.” Do tego potrzebne są jeszcze szybsze superkomputery o wysokiej wydajności (HPC, High Performance Computing) i mocy pozwalającej symulować większe i bardziej złożone układy biologiczne.
Takie urządzenia budują Chińczycy, Amerykanie czy Japończycy. Już wkrótce będą one miały niezbędną moc obliczeniową do budowania indywidualnych, wirtualnych odpowiedników dla wszystkich.
W realizowanej obecnie drugiej fazie projektu naukowcy są gotowi do szerszego zastosowania możliwości sztucznej inteligencji oraz przystąpienia do obliczeń w eksaskali, czyli komputerach przyszłości, w tym kwantowych.
A co z ochroną danych osobowych?
Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że do 2035 r. wystąpi globalny niedobór 12,9 milionów pracowników opieki zdrowotnej. Lekarze będą potrzebowali kompleksowego wsparcia sztucznej inteligencji i komputerów. A one są głodne danych, by funkcjonować na oczekiwanym poziomie.
Ożywianie wirtualnego „ja” wymaga dostarczenia algorytmom wielu unikalnych informacji. – To ogromne wyzwanie całego projektu – mówił prof. Peter Coveney w połowie pierwszej fazy projektu, czyli zanim jeszcze w życie weszły unijne przepisy o ochronie danych osobowych. Co zatem z prywatnością i bezpieczeństwem? Chodzi nie tylko o kwestie regulacyjne, ale także zapewnienie, że technologia może być łatwo i skutecznie wykorzystywana przez opiekę zdrowotną. Badacze są optymistami.
„Wszystkie te rzeczy, które wprowadzają najnowocześniejsze badania w codzienną praktykę, wymagają ścisłej współpracy z decydentami i organami regulacyjnymi” – zauważa prof. Townsend-Nicholson. – „Musimy ze sobą współpracować, aby mieć płynną, najskuteczniejszą i najbezpieczniejszą drogę do przyszłości”.
„W Unii Europejskiej RODO już pomaga zagwarantować, że system opieki zdrowotnej odpowiedzialnie obchodzi się z informacjami osób fizycznych” – zauważa Geralyn Miller w swoim najświeższym artykule dla Time. Miller jest dyrektorem sztucznej inteligencji i badań w Microsoft, gdzie zajmuje się genomiką i opieką zdrowotną.
Projekt „Virtual Human” od 2016 roku realizuje konsorcjum CompBioMed, a współfinansuje go Komisja Europejska z programu Horyzont 2020. Pierwsza faza pochłonęła pięć milionów euro. Kwota dofinansowania drugiej fazy sięgnie 8 milionów euro. Projekt potrwa do końca września 2023 roku.