Виртуальный ты. Как создание цифровых близнецов изменит будущее человечества

Сердце – не единственный орган, оживляемый окрыленными мыслями в форме теории, наряду с огромным количеством данных о пациентах. Попытки смоделировать цифровое альтер эго вышли далеко за рамки системы кровообращения и отражают работу всех основных органов человеческого тела. Как мы увидим в следующей главе, эра цифрового двойника человека быстро приближается.

Глава 8 Виртуальное тело

«Наши „Физика“ и „Анатомия“ охватили такое бесконечное разнообразие бытия, открыли такие новые миры во времени и пространстве, схватились, и не безуспешно, с такими сложными проблемами, что Везалия и Гарвея ослепил бы вид древа, которое выросло из их горчичного зерна».

ТОМАС ГЕНРИ ГЕКСЛИ[457]

Виртуальные человеческие клетки, ткани и системы органов разрабатываются во всем мире. Существуют in silico версии сложного потока активности через генетические регуляторные сети, прохождения воздуха через дыхательные пути, ритмического расширения легких, а также приливов крови через печень. Существуют даже зарождающиеся версии виртуального мозга – без сомнения, самой сложной области виртуального человека.

Все эти разработки стали результатом четырех основных шагов: сбора данных о теле, разработки теории, разумного использования ИИ, а затем разработки способов комбинировать и смешивать теории, начиная с тех, которые моделируют способы взаимодействия молекул с клетками, органами и нашей физиологией, которая зависит от всех видов физики – механической, электрической, течения жидкости, теплопередачи и т. д., – действующих во многих масштабах. Пятый и последний шаг – анимировать эти многомасштабные и мультифизические модели в компьютерной симуляции, чтобы мы могли предсказать, как виртуальный человек поведет себя в различных обстоятельствах.

Эти исследования зашли уже настолько далеко, что, как мы упоминали ранее, к цифровым двойникам обращаются регулирующие органы. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США использовало компьютерное моделирование 2986 пациентов для сравнения цифровой маммографии и цифрового томосинтеза молочной железы (маммография, в которой используется низкодозовая рентгеновская система и компьютерная реконструкция для создания 3D-изображений груди). Повышенная эффективность томосинтеза соответствовала результатам сравнительного исследования с участием пациентов и рентгенологов. Результаты исследования показывают, что испытания изображений in silico и инструменты компьютерного моделирования системы визуализации не только полезны, но и дешевле и быстрее, чем испытания на людях[458]. Создаются также цифровые двойники пациентов – iPhantoms – для расчета индивидуальных доз облучения органов во время визуализации[459].

Есть еще много примеров, не в последнюю очередь в предыдущей главе. Невозможно отдать должное им всем, но среди множества команд, работающих над виртуальным человеком, одни из наиболее длительных и разнообразных исследований можно найти в Новой Зеландии, в Оклендском институте биоинженерии (ABI) – внушительная башня из темного стекла в северной части Окленда, в нескольких кварталах от набережной. Институтом руководит Питер Хантер, который провел детство, чиня радиоприемники и играясь с электроникой (его отец построил первую в Новой Зеландии систему замкнутого телевидения на заднем дворе собственного дома), а работать начал в Оксфорде, храня в сердце учение Дениса Нобла.

Хантер, который начинал как инженер с интересом к математическому моделированию, десятилетиями был озабочен проблемой моделирования тела на компьютере. Во введении мы упомянули различные проекты по созданию виртуального человека по всему миру, и в 1997 г. институт Хантера возглавил один из них – проект «Физиом», где «physio» означает «физиология», а «ome» – «в целом»[460][461].

Этот всемирный проект начался со встречи в Глазго, Шотландия, в 1993 г., и стимулировался объемом и разнообразием медицинских данных, доступных уже тогда. Сегодня мы можем использовать гораздо более широкий спектр данных, а также различные атласы, от регенерации мышц до метаболизма, причем последний обеспечивает ценный способ интеграции потока данных – омик[462][463]. Свежие знания о строении и анатомии исходят от тех, кто пожертвовал свои тела науке (таких, как Юн Сон, упомянутая в предыдущей главе) для различных проектов, в которых труп замораживается, разрезается десятки тысяч раз – каждый срез толщиной с лист бумаги – и фотографируется для оцифровки, а затем снова собирается в виртуального двойника[464].