Een digitale tweeling zou zomaar uw leven kunnen redden

Digitale tweelingen bieden de mensheid de mogelijkheid om virtuele replica’s te besturen van bossen, olievelden, steden, toeleveringsketens – en misschien ooit zelfs van ons lichaam.

Digitale tweeling Op de ochtend van 24 juni 1993 arriveerde professor David Gelernter van de Yale Universiteit op zijn kantoor op de vijfde verdieping van de afdeling computerwetenschappen. Hij was net terug van vakantie en had een grote stapel ongeopende post bij zich. Eén boekvormig pakket zat in een plastic ritssluiting; hij dacht dat het op een proefschrift leek.

Terwijl hij het openritste, stroomde er scherpe witte rook uit, gevolgd door wat hij later omschreef als een ‘geweldige flits’. Hij heeft de knal nooit gehoord. Granaatscherven schoten in zijn ogen, handen en romp, evenals in de stalen archiefkasten om hem heen. Er ontstond een brand die de sprinklers in het plafond activeerde, waardoor zijn boeken en papieren doorweekt raakten.

Gelernter was, zoals hij later in zijn memoires schreef , ‘opgeblazen’. Hij was de veertiende persoon die werd aangevallen door een seriemoordenaar die toen nog op vrije voeten was en alleen bekend stond als de ‘Unabomber’. Van 1978 tot 1995 vermoordde Theodore John Kaczynski, gevoed door een ideologie die tot doel had de vernietiging van het moderne technologische leven en een terugkeer naar primitieve manieren te bewerkstelligen, drie mensen en verwondde 23 mensen tijdens een brute bombardementscampagne. De longen en andere inwendige organen van Gelernter waren beschadigd, hij verloor het gezichtsvermogen in zijn rechteroog en het grootste deel van zijn rechterhand was vernietigd. Maar hij overleefde.

Ongeveer twee jaar later arriveerde er opnieuw een brief van Kaczynski op de afdeling computerwetenschappen van Gelernter. Deze keer geen bom – alleen een getypt bericht waarin Kaczynski uitlegde dat de aanval was uitgelokt door Gelernters meest recente boek: een speculatief non-fictiewerk getiteld ‘Mirror Worlds’.

Toen het boek in 1991 voor het eerst werd gepubliceerd, gebruikte iets meer dan 1% van de Amerikanen internet. Maar Gelernter beweerde dat computergebruik op het punt stond een revolutie teweeg te brengen in het leven op aarde. “Dit boek beschrijft een gebeurtenis die binnenkort zal plaatsvinden”, schreef hij in de openingszin. “Je kijkt naar een computerscherm en ziet de werkelijkheid. Een deel van jouw wereld – de stad waarin je woont, het bedrijf waarvoor je werkt, je schoolsysteem, het stadsziekenhuis – zal daar hangen in een scherp kleurenbeeld, abstract maar herkenbaar, subtiel bewegend op duizend plaatsen.

In wezen geloofde Gelernter dat elk aspect van het leven binnenkort zou kunnen worden gemodelleerd in een parallelle digitale simulatie. Alles wat er in onze geleefde realiteit gebeurt, zou worden gevolgd en gemonitord en in software worden ingevoerd ‘door een gestage stroom nieuwe gegevens die via kabels binnenstromen’ om een ​​hifi-real-time digitale representatie van de wereld en al zijn pulserende, zwermende en sensuele kwaliteiten. Dit zou lijken op de metaverse van Mark Zuckerberg over steroïden: onze exacte wereld, ons leven, allemaal digitaal. En je kon deze spiegelwereld bekijken, manipuleren, ervaren en ermee interacteren, als een kind met een poppenhuis. Een dashboard voor de werkelijkheid.

Deze “hightech voodoo-poppen”, zoals Gelernter ze omschreef, “zullen een nieuw tijdperk markeren in de relatie van de mensheid met de door de mens gemaakte wereld. Ze veranderen die relatie; voor goed .” Het zou mogelijk zijn, zo geloofde hij, om niet alleen te monitoren wat er over de hele wereld gebeurt, maar ook om te voorspellen wat er zou kunnen gebeuren; in de spiegelwereld zouden eindeloze simulaties van mogelijke toekomstige gebeurtenissen plaatsvinden. We zouden ons kunnen voorbereiden op elke uitkomst – elke toekomst – in de fysieke wereld, omdat we zouden weten wat er zou komen.

In 2007 noemde Technology Review ‘Mirror Worlds’ ‘een van de meest invloedrijke boeken op het gebied van de computerwetenschappen’ en Jaron Lanier, een van de grondleggers van de virtual reality, noemde Gelernter ooit ‘een schat in de wereld van de computerwetenschappen’. Christopher Lehmann-Haupt schreef in een recensie van het boek in The New York Times in het jaar dat het werd gepubliceerd dat het ‘je vertelt hoe de droom van Hamlet in vervulling kan gaan: ‘Ik zou in een notendop gebonden kunnen zijn en mezelf als een koning van de oneindige ruimte kunnen beschouwen.’ ”

Gelernter geloofde dat spiegelwerelden tot leven zouden kunnen komen in de tien jaar nadat zijn boek was gepubliceerd, maar er gebeurde niets dat ook maar in de buurt kwam. De droom ging verder dan de beschikbare technologie. Het geroezemoes verdween.

Er bestaat in de sciencefictiongemeenschap een uitdrukking die bekend staat als ‘stoommachinetijd’: wanneer veel mensen tegelijkertijd onafhankelijk van elkaar hetzelfde idee hebben. Het is terug te voeren op een regel in de roman van Charles Fort uit 1931 “ Lo! ”: “Een boom kan als het ware niet ontdekken hoe hij moet bloeien, totdat de bloeitijd aanbreekt. Een sociale groei kan het gebruik van stoommachines niet ontdekken, totdat de tijd van de stoommachine komt.”

Halverwege de jaren 2000 begon een productie-expert genaamd Michael Grieves manieren te bedenken om fabrieken efficiënter te maken. In plaats van dat een manager van bovenaf naar de fabrieksvloer tuurt en probeert aan te voelen hoe het gaat, vond Grieves dat er een exacte virtuele replica moest zijn van elk fysiek hoekje, gaatje, machine, vorkheftruck en werknemer die de manager op een computer kon analyseren. scherm.

Creëer een eindeloze stroom gegevens uit een netwerk van sensoren en camera’s die van de echte fabriek naar de virtuele fabriek stroomden, en je kreeg een steeds veranderende realtime weergave van zijn fysieke tegenhanger. Alles wat in de fabriek veranderde, zou onmiddellijk in het model veranderen: het fysieke en het virtuele zijn samengebonden in wat de Franse filosoof Jean Baudrillard een ‘extase van communicatie’ zou kunnen hebben genoemd.

Wat een macht zou dit een fabrieksmanager geven! Misschien wilden ze zien welke impact een wijziging aan een van de productielijnen op de hele operatie zou hebben. Voer een simulatie uit om te zien hoe het zou kunnen uitpakken. Mocht er iets misgaan, spoel het dan terug en zoek uit wat er in vredesnaam is gebeurd. Ach, de manager zou niet eens in de buurt van de fysieke fabriek hoeven te zijn; ze zouden ook in een strandhuis op een idyllisch eiland kunnen zijn.

Grieves noemde dit, samen met een NASA-onderzoeker genaamd John Vickers, die over een zeer vergelijkbaar idee had nagedacht, een ‘digitale tweeling’. “Niet alleen de fabrieksmanager, maar iedereen die betrokken is bij de fabrieksproductie zou hetzelfde virtuele venster kunnen hebben, niet alleen naar één enkele fabriek, maar naar alle fabrieken over de hele wereld”, schreef hij in 2014. Hier was eindelijk Hamlets koning van de oneindige ruimte. .

Dankzij de vooruitgang op het gebied van AI, het internet der dingen, machinaal leren en sensortechnologieën is de fantasie van een digitale tweeling de afgelopen tien jaar een grote vlucht genomen. BMW heeft een digitale tweeling gecreëerd van een productiefabriek in Beieren. Boeing gebruikt digitale tweelingen om vliegtuigen te ontwerpen. Het World Economic Forum prees digitale tweelingen als een sleuteltechnologie in de ‘vierde industriële revolutie’. Technologiegiganten als IBM, Nvidia, Amazon en Microsoft zijn slechts enkele van de grote spelers die nu digital twin-mogelijkheden bieden aan auto-, energie- en infrastructuurbedrijven.

De inefficiënties van de fysieke wereld, zo luidt het verkooppraatje, kunnen in een virtuele wereld worden gladgestreken en vervolgens weerspiegeld worden in de realiteit. Test virtuele vliegtuigen in virtuele windtunnels, virtuele banden op virtuele wegen. “Risico is weggenomen”, staat in een recente Microsoft-advertorial in Wired, en “problemen kunnen worden opgelost voordat ze zich voordoen.”

Plots schreven Dirk Helbing en Javier Argota Sánchez-Vaquerizo in een artikel uit 2022: “Het is een aantrekkelijk idee geworden om van alles een digitale tweeling te creëren.” Auto’s, treinen, schepen, gebouwen, luchthavens, boerderijen, energiecentrales, olievelden en hele toeleveringsketens worden allemaal gekloond in hifi-spiegelbeelden gemaakt van bits en bytes. Er worden pogingen ondernomen om stranden, bossen, appelboomgaarden, tomatenplanten, wapens en oorlogsgebieden met elkaar te verbinden. Terwijl stranden eroderen, bossen groeien en bommen ontploffen, zal hun tweeling dat ook doen, nauwlettend in de gaten gehouden door technici op zoek naar signalen om de resultaten in de echte wereld te verbeteren.

De eerste stad die zelf met het proces van digitale twinning begon, was Singapore, dat een vloot vliegtuigen, drones en auto’s, bewapend met lasers, inzette om de hele stadstaat van bovenaf en op de grond te scannen en vervolgens zoveel mogelijk weers-, demografische en bewegingsgegevens te combineren. als mogelijk. Die tweeling zal door de overheid worden gebruikt om bouwprojecten, de gevolgen van overstromingen en extreme hitte, grootschalige noodsituaties en meer te simuleren.

De stad breidt de reikwijdte van de digitale tweeling ook ondergronds uit en brengt een uitgebreid netwerk van ondergrondse infrastructuur in kaart. Tuvalu, een natie van laaggelegen eilanden en atollen in de Stille Oceaan, is ook begonnen zichzelf digitaal te verenigen in de hoop, althans in de virtuele realiteit, te behouden wat binnenkort volledig kan verdwijnen onder de stijgende zeeën van de fysieke realiteit.

Er zijn waarschijnlijk ook digitale tweelingprojecten gaande in uw stad of staat. Zoek op YouTube en je zult talloze experts in scherpe kledij vinden die duizelingwekkende presentaties geven, hun dia’s gevuld met illustraties van fysieke objecten gereduceerd tot lichtgevende geometrische rasters die doen denken aan de originele ‘Tron’. Er zijn veel TED-talks – ‘Hoe ‘digitale tweelingen’ ons kunnen helpen de toekomst te voorspellen’, ‘Digitale tweeling: op weg naar een virtuele wereld van de volgende generatie.’

Een scepticus zou het zwakke gerommel van een hype-trein kunnen opvangen en ineenkrimpen als een nieuwe miljardenindustrie die plannen heeft om spectrale replica’s te maken van dingen die al bestaan, tot leven komt. Je moet je afvragen: hoe nauwkeurig kunnen deze dingen werkelijk zijn? Wie dienen ze? Welke schade aan het milieu zullen de noodzakelijkerwijs enorme hoeveelheden berekeningen aanrichten? Zijn we er echt in geïnteresseerd dat nog meer van onze levens en gedeelde publieke goederen naar digitale domeinen worden geüpload en gecontroleerd door een kleine groep technokapitalisten?

De digitale tweelingtechnologie staat nog in de kinderschoenen en veel van deze projecten zijn in verschillende mate van onvolledigheid. Maar er is een gevoel dat dit allemaal een kwestie van tijd is. Reflecties van onszelf en onze wereld zijn aanlokkelijk en lonken naar ons. Digitale tweelingen veranderen nu al de manier waarop mensen denken in veel academische disciplines en vakgebieden. Zie je, ze zijn niet alleen gemaakt van objecten, plaatsen en processen – ze worden toegepast op levende wezens en organismen. En dit is waar het een beetje raar wordt, omdat deze tweeling misschien wel je leven kan redden. Sommige van de meest wetenschappelijk geavanceerde en potentieel levensveranderende projecten komen zelfs uit de wereld van de gezondheidszorg, waar er een voortdurende zoektocht is om van u een digitale tweeling te maken.

De eerste iteratie van de supercomputer, MareNostrum (“onze zee” in het Latijn), werd in 2004 ingeschakeld en kon meer dan 42 biljoen berekeningen per seconde uitvoeren. Elke paar jaar ondergaat het een upgrade. Op zijn hoogtepunt verwerkt de huidige versie, MareNostrum 4, cijfers met ongeveer 11 biljard berekeningen per seconde. Het is gebruikt om de complexe wiskunde achter exploderende sterren uit te voeren, oceaanstromingen in kaart te brengen en potentiële AIDS-vaccins te ontwikkelen; het biedt complexe klimaatvoorspellingen en voorspelt de stroom van longbeschadigend stof door de atmosfeer. De bijnaam is ‘het brein van Spanje’.

De computer ontgroeit de kapel als een plant die tegen de ruiten van een kas drukt: MareNostrum 5 staat ernaast. In de laatste testfase zal het in één uur kunnen berekenen wat de huidige machine een heel jaar nodig heeft.

De laatste tijd is een deel van de kostbare tijd van MareNostrum besteed aan het creëren van digitale tweelingen. In 2018 startte een groep wetenschappers van BSC een spin-offbedrijf genaamd ELEM Biotech. De slogan van het bedrijf is ‘de virtuele mensenfabriek’ en de uiteindelijke missie is het creëren van zeer geavanceerde digitale mensen die kunnen worden gebruikt voor medische experimenten. De digitale mensen zijn wiskundige modellen, vertelde Mariano Vázquez, een computationeel wetenschapper en medeoprichter van ELEM. Het is allemaal computercode.

“Ik las in een heel goed boek een zin die ik erg leuk vind: ‘We zijn op zoek naar de wiskundige wortels van de werkelijkheid'”, zei Vázquez. “We doen het met het weer, we doen het met supernova’s en de vorming van sterrenstelsels, we doen het met vulkanen. Waarom zou je het niet met een mens doen?”

Het was januari en ik was met de trein gekomen om Vázquez te bezoeken op zijn kantoor in het BSC-gebouw, een moderne constructie die eruitziet als een gigantische internetrouter en via een verhoogde loopbrug verbonden is met de kapel ernaast. De loopbrug was ontworpen als een subtiele optische illusie, die geleidelijk smaller en kleiner werd naarmate je er doorheen liep. Aan het einde gingen we door een dikke veiligheidsdeur de kapel binnen. De stenen gewelven en glas-in-loodramen van gloeiende engelen die uit boekrollen voorlezen, waren een totaal andere wereld dan de witte muren, witte plafonds, witte lichtstrips en betonnen pilaren van BSC.

Vanuit het koor op de bovenverdieping keken we neer op het schip van MareNostrum. Het bevond zich in een vierkante kamer van glas en staal, ongeveer half zo groot als een basketbalveld, en gloeide van wit licht. In de kamer bevonden zich rijen en rijen onberispelijke monolithische zwarte blokken. Groene lichten knipperden en flikkerden overal in het gebouw, wat het een gevoel van levendigheid gaf. Dikke vlechten van kabels – geel, rood, groen, blauw en aqua, meer dan 4.000 stuks – liepen tussen de rekken door tot in de vloer. “Alles is schoon en perfect; alles is goed geordend”, zei Vázquez. “Netheid is heel belangrijk.”

Vázquez, eind vijftig, droeg een blauwe hoodie en een lichtbruine broek en droeg onder zijn arm een ​​laptop met een sticker van een cartoonkat erop. Hij sprak vloeiend Engels met snel enthousiasme, zelfs toen hij me een simulatie liet zien van de mogelijke toekomst van zijn eigen hart – over 25 of 30 jaar – vol met ouderdomsziekten. ‘Ik hoop het niet,’ zei hij met een glimlach.

Vázquez, geboren en getogen in Buenos Aires, heeft zijn technische tanden in de luchtvaart gezet en heeft onderzoek gepubliceerd over onderwerpen variërend van supersonische vliegtuigen tot wolkenvorming en de waterstroom rond walvissen. Halverwege de jaren 2000 begon hij zich steeds meer op de biogeneeskunde te concentreren. ‘Vergelijkingen zijn slechts een manier om de natuur te beschrijven’, zei hij. “Lucht is een vloeistof en bloed is een vloeistof, dus dezelfde vergelijkingen die de lucht rond een vliegtuig modelleren, worden gebruikt om het bloed in je lichaam te modelleren.”

We gingen op stoelen met rode kussens in het koor zitten en het doffe gebrom van het koelsysteem van de supercomputer weerkaatste tegen de stenen muren om ons heen alsof we in een grot naar een waterval zaten te luisteren. Vázquez vertelde me het verhaal van ELEM. In eerste instantie wilden ze een zeer complexe en hyperrealistische computersimulatie van het gemiddelde menselijke hart creëren.

Daar kwam veel natuurkunde bij kijken, van de elektromechanica die een hartslag bepaalt tot de vloeistofdynamica die de bloedstroom bepaalt. Daarna werkten ze samen met een plaatselijk ziekenhuis om zoveel mogelijk hartgegevens te verzamelen, en maakten ze hartscans van iedereen die bij het bedrijf werkte. Uiteindelijk hadden ze een zeer realistisch gemiddeld model dat op basis van persoonlijke gegevens kon worden aangepast en aangepast om een ​​hele reeks virtuele harten te creëren die de diversiteit aan maten, vormen, leeftijden en gezondheidsniveaus weerspiegelden die je zou kunnen vinden in een willekeurige groep echte harten. mensen.

Met behulp van deze onstoffelijke virtuele harten is ELEM in staat geweest om virtuele klinische proeven (bekend als in silico-proeven) uit te voeren in de supercomputer, die traditioneel zouden kunnen worden uitgevoerd op dieren of mensen (in vivo).

“Er zijn genoeg farmaceutische producten die worden getest op bijvoorbeeld een muis, dan op een hond en dan op varkens, en bij die overgang van hond naar varken besef je plotseling dat het niet zal werken, en je hebt al miljoenen verspild. ‘ zei Vázquez. “En dat afgezien van alle ethische problemen van dierproeven.” Hij overdreef niet: het duurt ongeveer 12 tot 15 jaar en ongeveer $2,5 miljard om een ​​enkel medicijn op de markt te brengen; 90% van de klinische geneesmiddelenonderzoeken mislukken.

Elk jaar schatten onderzoekers van Cruelty Free International dat meer dan 100 miljoen dieren – muizen, kikkers, honden, konijnen, apen, vissen, vogels – worden gedood in laboratoria over de hele wereld op zoek naar oplossingen voor menselijke medische problemen. Als het om medicijnen gaat, zijn onderzoek, ontwikkeling en testen traag, duur en laten ze een lang bloedspoor achter. “We hebben een computerhulpmiddel ontwikkeld waarmee apotheekbedrijven de cardiale veiligheid van hun producten kunnen testen bij mensen – virtuele mensen”, benadrukte hij. “Maar het zijn mensen.”

In de virtuele wereld bestaan ​​de ethische en fysieke beperkingen van de wetenschap voorlopig niet. Zoals Vázquez zei: “Er zijn een aantal experimenten die je niet kunt doen: je kunt de druk rond een supernova niet gaan meten, en je kunt bepaalde experimenten niet op mensen doen. Het is bijvoorbeeld heel moeilijk om klinische onderzoeken op kinderen uit te voeren. Maar virtuele kinderen? Dat is slechts een wiskundig model.”

“Ik heb altijd geweten dat cardiologie mijn ding was”, zegt Jazmín Aguado-Sierra. “Ik herinner me dat ik met mijn vriend speelde toen ik 5 of 6 jaar oud was, en er waren kleine appelachtige vruchten van een boom. Ik ontleedde ze en transplanteerde de zaden van de ene vrucht naar de andere. Waarom? Ik heb geen enkel idee. Maar het trok altijd mijn aandacht, dit kleine ding dat midden in alles zat.”

Aguado-Sierra is biomedisch ingenieur bij ELEM. Toen ik haar ontmoette, droeg ze een ovale bril en genoot ze van een lolly. Voortbouwend op een lange traditie van wetenschappers die op zichzelf experimenteerden – een traditie die bezaaid was met zowel succes als afschuw – had ze haar eigen hart verenigd.

De nieuwe ambitie van ELEM, nu het bedrijf medische en farmaceutische bedrijven een manier heeft geboden om tests op mensen uit te voeren zonder de financiële, tijds- en ethische overwegingen van traditionele onderzoeken, is het creëren van nauwkeurige digitale tweelingen van de harten van specifieke mensen tot op cellulair niveau. Als u dit zou verwezenlijken, zou dit betekenen dat u de mogelijkheid opent dat een virtueel hart u uw hele leven vergezelt, waarbij u voortdurend op de hoogte wordt gehouden van alle persoonlijke medische gegevens die beschikbaar zijn van uw artsen en van draagbare apparaten en implantaten.

Alle medicijnen, therapieën of apparaten (zoals een pacemaker) die u nodig heeft, kunnen worden ontworpen rond uw unieke anatomie en vervolgens in uw tweelinghart worden getest om de effectiviteit en mogelijke bijwerkingen te meten. Chirurgen kunnen, als u ze nodig heeft, in deze risicovrije zone een operatie oefenen.

Het digitale hart van Aguado-Sierra is een van de beste pogingen die we hebben om deze ambitie te verwezenlijken. Vorig jaar liet ze MRI-scans en een elektrocardiogram (ECG) maken en verzamelde ze een schat aan bloeddrukgegevens van haar smartwatch. Vervolgens vermengde ze dat allemaal met de complexe natuurkunde die ELEM had ontwikkeld op het gebied van hartfuncties. Na een maand sorteren en testen vertaalde ze alles in een reeks vergelijkingen en vertaalde dat vervolgens in regels code die ze aan MareNostrum gaf. De supercomputer had negen uur nodig om de berekeningen te maken. Het virtuele hart dat de machine produceerde, klopte drie keer.

“Hoe was het om naar je digitale hartslag te kijken?”

“Ik dacht: oh mijn god, het is echt gaaf”, zei ze. “Het had een goede hoeveelheid torsie – het hart klopt niet alleen, het draait ook.” Ze sloot haar gesloten vuisten en draaide ze in de lucht. “Het draaide precies zoals het zou moeten zijn. Ik kon zien dat mijn hart anatomisch gezien goed was. Het andere dat ik heb geleerd, en nog steeds leer, is het aritmische risico van mijn hart. Het blijkt dat mijn hart wat gevoelig is voor drugs.”

“Wat voor medicijnen?”

“Elk medicijn dat je gebruikt, kan een kleine verlenging veroorzaken; uw ECG wordt een beetje groter. Geneesmiddelen zoals antibiotica en antihistaminica kunnen een zeer sterke verlenging hebben die aritmieën veroorzaakt. Zie je, ik ben momenteel zwanger en ik heb antihistaminica gebruikt die goed zijn tegen de misselijkheid, maar ik heb nu gemerkt dat ze feitelijk supraventriculaire tachycardie in mijn hart veroorzaken. Het is vooral merkbaar in rust of ’s nachts. Je wordt wakker terwijl je hart sneller klopt en gek wordt zonder enige reden; dat is door medicijnen veroorzaakte aritmie. Hoeveel van dat risico is daadwerkelijk gevaarlijk? Dat kunnen we testen en simuleren met mijn digital twin.”

Het risico op een door medicijnen veroorzaakte aritmie is relatief laag, maar verschilt van persoon tot persoon, afhankelijk van de specifieke kenmerken van hun lichaam. Maar het grootste deel van de medische behandeling die u gedurende uw hele leven zult krijgen, zal niet gebaseerd zijn op u of uw werkelijke, unieke lichaam. De moderne geneeskunde heeft de neiging om te vertrouwen op een one-size-fits-all-benadering, waarbij de behandeling gebaseerd is op historische gegevens van mensen die misschien een beetje op u lijken, maar dat misschien niet zijn, en die zich misschien in dezelfde situatie bevonden als u, maar misschien ook niet.

De betoverende verscheidenheid aan menselijke lichaamstypes, kenmerken en capaciteiten wordt vereenvoudigd tot modellen van gemiddelden. En de gegevens voor die gemiddelden zijn afkomstig uit klinische onderzoeken die grotendeels uit blanke mannen bestaan. Voor alle anderen is het een beetje duister. Daarom zullen behandelingen, diagnoses en medicijnen die voor andere mensen werken, niet noodzakelijkerwijs ook voor u werken. De meeste gangbare medicijnen hebben kleine tot gemiddelde effecten, waardoor veel mensen onaangeroerd blijven, maar een select aantal mensen wordt blootgesteld aan schadelijke bijwerkingen. Elk jaar bezoeken ongeveer 1,3 miljoen Amerikanen de eerste hulp vanwege bijwerkingen van medicijnen.

Het geval van vrouwen en hartziekten is een krachtig voorbeeld, maar soortgelijke verhalen kunnen worden verteld rond leeftijd en etniciteit. Ongeveer 44% van de vrouwen in de VS lijdt aan een of andere vorm van hartziekte; het is doodsoorzaak nummer één onder vrouwen, meer dan alle vormen van kanker bij elkaar. Maar het hart van vrouwen blijft een soort blinde vlek voor de moderne geneeskunde. Gedurende een groot deel van de 20e eeuw werden hartziekten gezien als een aandoening die voornamelijk door mannen werd veroorzaakt. De American Heart Association organiseerde in de jaren zestig een conferentie met de titel ‘

Hoe kan ik mijn man helpen omgaan met hartziekten?’ De Multiple Risk Factor Intervention Trial – gepubliceerd in 1982, een van de eerste onderzoeken die een verband tussen cholesterol en hartziekten aantoonde – bestond uit 12.866 mannen en geen vrouwen. De Physicians Health Study , voltooid in 1995, waarin de voordelen van aspirine bij het verminderen van het risico op een hartaanval werden geïdentificeerd, bestond uit 22.071 mannen en geen vrouwen.

Moderne onderzoeken en publieke campagnes hebben tot doel dit recht te zetten en de kenniskloof is kleiner geworden, maar de historische vooroordelen achtervolgen nog steeds vrouwen die aan een hartziekte lijden. Tegenwoordig hebben vrouwen 50% meer kans dan mannen om een ​​verkeerde diagnose van een hartaanval te krijgen. Ze hebben slechtere resultaten dan mannen bij hartoperaties en chirurgische behandelingen. En er bestaat in de geneeskunde al lang een aanname dat vrouwen in wezen slechts ‘kleinere versies’ van mannen zijn, en dat de medicijnen die voor mannen werken, daarom ook voor vrouwen zullen werken, alleen in kleinere doses. Maar als het gaat om geneesmiddelen op recept, hebben vrouwen 50-75% meer kans op een bijwerking dan mannen.

“Als zwangere vrouw, als ik met misselijkheid naar de dokters ga, zeggen ze: neem gewoon deze pillen, twee elke acht uur”, zei Aguado-Sierra. ‘Maar als ik er elke acht uur twee inneem, ga ik dood, omdat het dit effect op mij heeft. Ik neem liever snoep.” Ze wees naar de lolly: mango en chili. “Daarom hebben we gepersonaliseerde geneeskunde nodig. Ik denk dat het zo belangrijk is om artsen en iedereen daadwerkelijk te laten beseffen dat we ons meer bewust moeten zijn van het persoonlijke, omdat we allemaal heel anders reageren.”

De droom van een digitale tweeling is om de gemiddelden en vooroordelen te omzeilen en een gepersonaliseerde en voorspellende vorm van gezondheidszorg te ontwikkelen die is opgebouwd rond iemands specifieke fysiologie en pathologie in plaats van vaag representatieve historische gegevens. “Het idee [van de virtuele mens] vertrekt van het uitgangspunt dat de moderne geneeskunde in wetenschappelijke termen niet zo modern is”, vertelde Peter Coveney, een computerwetenschapper en co-auteur van “ Virtual You ” (2023), me via Zoom.

Coveney werkte aan een project om de volledige 100.000 kilometer lange bloedsomloop van een overleden Zuid-Koreaanse vrouw genaamd Yoon-Sun, die haar lichaam aan de wetenschap had geschonken, digitaal te koppelen. Er werden dwarsdoorsneden van haar bevroren kadaver genomen om het netwerk van bloedvaten, slagaders, aders en haarvaten te helpen traceren. Eenmaal in kaart gebracht, creëerden ze een digitale simulatie van hoe haar bloed stroomde door 200.000 regels code in een supercomputer te voeren.

“Het is in zekere zin nog steeds discutabel in hoeverre het een wetenschap is,” vervolgde Coveney. “Veel beslissingen die worden genomen over de manier waarop mensen moeten worden behandeld, zijn gebaseerd op het verleden: je lijkt op iemand met wie we in het verleden te maken hebben gehad of je hebt een soortgelijke aandoening als iemand met wie we in het verleden te maken hebben gehad, en dit is hoe we die patiënt hebben behandeld, dus we gaan u hetzelfde geven. Dat is beter dan niets. Maar uiteindelijk voldoet het niet aan wat we nodig hebben, namelijk dat individuen worden behandeld zoals ze zijn. Wij gebruiken uw gegevens, en niet de gegevens van anderen, om u te vertellen hoe u behandeld moet worden. Dat is een behoorlijk overtuigende visie.”

Volgens Coveney en zijn co-auteur, Roger Highfield, zou je digitale dubbelganger, mocht er ooit een beschikbaar komen, niet zomaar in actie komen als je ziek bent, met gegevens en diagnoses over wat er mis is en hoe je dit kunt oplossen. Het zou ook helpen om u gezond te houden, door de effecten van voeding en levensstijl te voorspellen op dezelfde manier waarop meteorologen voorspellen wanneer orkanen land zullen bereiken.

Hun boek probeerde de wereldwijde onderneming om virtuele mensen te bouwen in één boek vast te leggen, en detailleerde de pogingen om levers, longen, botten, ingewanden, hersenen en meer digitaal te verenigen. In het laatste hoofdstuk stellen Coveney en Highfield zich “een levenslange, gepersonaliseerde kloon voor die net als jij ouder wordt, omdat deze voortdurend wordt bijgewerkt bij elke meting, scan of medisch onderzoek dat je bij de dokter ondergaat, samen met gedrags-, omgevings-, genetische en een overvloed aan andere gegevens.”

“De opkomst van de digitale tweeling kan en moet veel mensen aan het denken zetten over waar deze technologie ons naartoe brengt”, concluderen ze. “Sommigen zijn misschien blij met de manier waarop digitale tweelingen hen in staat stellen meer verantwoordelijkheid te nemen voor hun lot, anderen veroordelen dit misschien als onnatuurlijk. We moeten ons echter niet door de nadelen laten afschrikken. Het Janus-achtige karakter van technologie is al meer dan een miljoen jaar duidelijk: sinds we vuur gebruikten, wisten we dat we het konden gebruiken om warm te blijven en te koken, maar ook om de huizen en velden van onze buren plat te branden.”

Modellen zijn altijd essentiële hulpmiddelen geweest als het gaat om het creëren van representaties van fysieke objecten, verschijnselen, processen en systemen om een ​​dieper inzicht te krijgen in de wereld om ons heen. Wetenschap is in wezen de praktijk van het maken van modellen, en de geschiedenis is gevuld met replica’s en representaties, miniaturen en prototypes. Maar alle modellen zijn simulacra: vereenvoudigde weergaven van het echte werk. De truc is om een ​​model zo dicht bij de werkelijkheid te brengen dat het bruikbaar is, maar niet zo dichtbij dat het net zo complex wordt als datgene wat je probeert te begrijpen. ‘Wat eenvoudig is, is altijd onwaar’, schreef de dichter Paul Valéry in zijn boek uit 1942, ‘Bad Thoughts and Others’. “Wat niet is, is onbruikbaar.”

In de twintigste eeuw maakten modellen plaats voor computersimulaties, en de fysieke objecten waarop we eeuwenlang hadden vertrouwd, werden overgenomen door superieure en meeslepende virtuele objecten. ‘Het moleculaire model gebouwd met ballen en stokjes maakt plaats voor een geanimeerde wereld die met één aanraking kan worden gemanipuleerd, gedraaid en omgedraaid’, schreef Sherry Turkle, een socioloog aan het Massachusetts Institute of Technology, in het boek ‘Simulation and Its Discontents’ uit 2009. .” “Het kartonnen model van de architect wordt een fotorealistische virtuele realiteit waar je doorheen kunt ‘vliegen’.”

Tijdens de creatie van de thermonucleaire bom in de jaren veertig waren er felle discussies over de vraag of de gesimuleerde ontploffingen die ze veroorzaakten in de vacuümbuizen van de MANIAC een gevolg waren van -vrije werelden die de natuur in al haar complexiteit perfect nabootsten, of in plaats daarvan schamele vereenvoudigingen die niet konden worden vertrouwd als legitieme bronnen van wetenschappelijke waarheid.

Hoe dan ook, simulatie heeft een betoverende aantrekkingskracht. De historicus Peter Galison interviewde een natuurkundige die aan de eerste H-bom werkte en gaf toe dat hij het niet kon verdragen om naar de hardware van de bom zelf te kijken of naar de echte explosies die deze veroorzaakte, maar dat hij nauwgezet aan de computersimulaties werkte. “De alternatieve wereld van simulatie had, zelfs in zijn vroegste dagen, voldoende structuur om zijn beoefenaars te boeien”, schreef Galison in een artikel uit 2011.

Er zit al iets van een leugen in de etymologie van de digitale tweeling. De woorden ‘model’ en ‘simulatie’ bevatten allebei een onverholen knipoog naar datgene waarvoor ze bedoeld zijn. Model komt van het Latijnse woord ‘modulus’, wat ‘meten’ betekent. Simuleren komt van het Latijnse woord ‘simulo’, wat ‘imiteren’ betekent. Maar tweeling komt van het Angelsaksische woord voor ‘getwinne’, wat dubbel betekent. Het roept eeuwen van culturele bagage op – van tweelingen als griezelig identiek, diep verbonden en soms telepathisch.

“Hoewel modellen over het algemeen worden opgevat als een abstractie van de werkelijkheid, suggereert de sterke focus op realisme en alomvattendheid in de conceptualisaties dat een Digital Twin ernaar streeft verder te gaan dan een abstractie en in plaats daarvan alle functionaliteiten van een concrete fysieke entiteit vertegenwoordigt, en in sommige gevallen zelfs suggereren een soort hyperrealisme”, schreven de filosoof Paulan Korenhof en haar collega’s in een artikel uit 2021.

Korenhof heeft nagedacht over hoe digitale tweelingen van objecten, plaatsen en processen onze relatie met de fysieke realiteit kunnen veranderen. In het artikel geven zij en haar coauteurs het voorbeeld van een melkveehouder die via een digital twin de melkproductie kan monitoren en controleren. De relatie van de boer met de boerderij hoeft niet langer dicht bij de melkveehouderij of de dieren te blijven, maar wordt beperkt tot af en toe een ‘bevestigingscontrole’ om er zeker van te zijn dat de tweeling correct functioneert. De mens wordt geoptimaliseerd buiten beeld.

Kunnen digitale tweelingen de zoveelste technologie worden die het vreemde en vage gevoel van vervreemding voedt dat we voelen van de natuurlijke wereld, van anderen, van onszelf – van alle dingen die vroeger dichtbij voelden? En wat als die vervreemding onze relatie met ons eigen lichaam begint te doordringen?

Wanneer nieuwe technologieën alomtegenwoordig worden in ons leven, geven we uiteindelijk vaak de verantwoordelijkheid op voor de problemen die ze op wonderbaarlijke wijze oplossen. Onze intimiteit met onze smartphones heeft bijgedragen aan een gevoel van geheugenverlies dat bekend staat als ‘digitaal geheugenverlies’. Onze afhankelijkheid van GPS-apps zoals Google Maps heeft onder meer bijgedragen aan een gebrek aan geografische kennis. Als onze gezondheid voortdurend in realtime zou worden gemonitord door een tweelingbroer die ons informeert als er tekenen zijn van een aanstaande ziekte of letsel, hoe zou dat dan onze interoceptie kunnen verstoren – ons interne gevoel van onze lichaamsfuncties en welzijn?

Misschien kan het het tegenovergestelde effect hebben. De mensen die ik ken die smartwatches hebben gekocht die constant hun hartslag en bloeddruk bijhouden, zijn door deze ervaring niet uit hun lichaam verdwenen. Sterker nog, ze zijn meer geobsedeerd door hun lichaam dan ooit tevoren.

Andere vragen zijn er genoeg. Als uw digitale tweeling communiceert dat u op de rand van een hartziekte staat of een hoog risico loopt op de ziekte van Alzheimer, bent u dan al ziek? Ga je morgen naar je werk? Als de digitale tweeling voorspellingen doet over toekomstige slechte gezondheid, en u met succes drastische veranderingen in uw leven doorvoert die de prognose verbeteren, hoe kunt u dan ooit weten of de tweeling gelijk heeft? Hoe kunnen we vertrouwen opbouwen in de voorspellingen ervan? Of moeten we ons meer zorgen maken over de manier waarop we argwaan kunnen wekken?

Meer in het algemeen: hoe toegankelijk zal deze technologie eigenlijk worden? Het is niet moeilijk om een ​​toekomst te voorspellen waarin gepersonaliseerde hightech gezondheidszorg het domein van de rijken wordt. Miljardairs zouden uiteindelijk hun lichamen kunnen laten digitaliseren in supercomputers, een extra hulpmiddel in de zoektocht om het leven te verlengen, terwijl de rest van ons genoegen moet nemen met het afbrokkelende, veel te dure gezondheidszorgsysteem dat we vandaag de dag hebben.

En dan zijn er de gegevens. In de VS zijn mensen over het algemeen niet de eigenaar van hun medische dossiers: in alle vijftig staten bezitten medische zorgverleners, en niet patiënten, de medische gegevens. In Groot-Brittannië heeft de National Health Service onlangs een contract van £330 miljoen (ongeveer $419 miljoen) getekend met het Amerikaanse spionagetechnologiebedrijf Palantir om een ​​nieuw dataplatform te bouwen, waardoor het op zijn beurt toegang krijgt tot patiëntgegevens en medische dossiers. Deze gegevens kunnen beschikbaar komen voor zorgverzekeraars, waardoor de zorgkosten stijgen wanneer u deze nodig heeft.

Toen ik enkele van deze vragen aan Vázquez in de kapel voorlegde, gaf hij toe dat we ons aan de grens van deze technologie bevinden en dat hij de antwoorden niet had. “In de zeer nabije toekomst moeten al dit soort discussies ter tafel worden gebracht. We moeten andere mensen in de gesprekken betrekken – artsen, patiëntenverenigingen, filosofen en sociologen – om echt alle veranderingen te analyseren die dit in de samenleving met zich mee kan brengen. Het is heel gevaarlijk om het lot van de wereld aan ingenieurs over te laten.”

Matthias Braun, hoogleraar ethiek en technologie aan de Universiteit van Bonn, die leiding geeft aan een door de Europese Onderzoeksraad gefinancierd project over de ethiek van digitale tweelingen, wilde me er graag aan herinneren dat, hoewel de potentiële nadelen overvloedig waren, digitale tweelingen ook op fascinerende manieren bijdragen aan de menselijke bloei. “Als we met mensen met een beperking over digitale tweelingen praten, zeggen ze dat het zo gaaf voor hen zou zijn om een ​​soort hulpmiddel te hebben waarmee ze bijvoorbeeld kunnen weten wanneer ze op het punt staan ​​een zeer ernstige fase door te maken.

Zo ontwikkelt dementie zich vaak gefaseerd. Als ik kon weten wanneer er een slechte fase aanbreekt, dan zou ik kunnen plannen om dan mijn medicijnen te nemen, zodat ik mijn familie nog steeds kan zien, een normaal gesprek kan voeren en kan onthouden wie ze zijn – het zou levensveranderend kunnen zijn. Het is als een ander leven, een andere vorm van mezelf.”

Maar hij voegde eraan toe: “Het confronteert ons ook met zeer interessante en fundamentele vragen over bijvoorbeeld wat het betekent om mens te zijn? Wat betekent het om een ​​fysiek lichaam te hebben? Zou een digitaal lichaamsdeel aanvoelen als een prothese of als een verlengstuk van jezelf?”

Misschien, zei hij, moeten we een manier vinden om te beperken wat ze ons kunnen vertellen. Er kunnen dingen zijn die we gewoon niet willen weten, dingen die we niet kunnen zien, niet horen of uit onze gedachten kunnen bannen. Dingen die veranderen hoe we over onszelf, onze tijd en de mensen om ons heen denken. Het maken van nauwkeurige voorspellingen over de toekomst kan ons gevangen houden in wat-als-vragen, en ons losmaken van het heden dat zich om ons heen ontvouwt.

Op de begane grond van het BSC-gebouw bevindt zich een afdeling aardwetenschappen waar het personeel samen met de Europese Unie en tal van andere partners werkt aan een project genaamd Destination Earth. Het doel is om een ​​digitale tweeling van de hele wereld te creëren. De ‘volledige aardereplica’, zo staat op de website van het project, zal in 2030 online komen en heeft tot doel ‘simulaties te produceren die niet meer te onderscheiden zijn van de realiteit’. Naarmate extreem weer vaker voorkomt en de klimaatcrisis duidelijker wordt, kan de digitale tweeling “deze gebeurtenissen met nog grotere nauwkeurigheid voorspellen, om hun impact op het milieu, het leven en eigendommen te voorspellen.”

“Het is een soort kristallen bol”, vertelde Francisco Doblas Reyes, de directeur van de afdeling, mij. “Maar het is een heel dure kristallen bol, want elk experiment dat we gaan uitvoeren zal een experiment zijn met de duurste klimaatmodellen die op dit moment kunnen worden uitgevoerd, en die enorme hoeveelheden gegevens produceren – petabytes aan gegevens per dag, wat overeenkomt met het verkeer aantal WhatsApp per dag. …

Daarom hebben we de machine nodig zoals die we beneden hebben. Het probleem is dat zelfs die machine niet groot genoeg is voor het probleem waarmee we te maken hebben: de hele aarde met een ongekende resolutie. Maar dat is wat de maatschappij tegenwoordig echt nodig heeft. Als je beter voorbereid wilt zijn op wat de klimaatverandering ons gaat brengen, moet je over de meest betrouwbare informatie beschikken die je kunt produceren, en dat is wat wij proberen te doen.”

Toen ik eindelijk het BSC verliet, liep ik over de brede boulevards en smalle steegjes van Gràcia richting Hibernian, een tweedehands Engelstalige boekwinkel, omdat ik, na maanden van onderzoek en praten over digitale tweelingen en spiegelwerelden, werd achtervolgd door een Jorge Kort verhaal van Luis Borges dat ik niet kon plaatsen. Borges had een perverse fascinatie voor het weerspiegelde beeld.

Als kind had hij nachtmerries toen hij ontdekte dat zijn gezicht eigenlijk een masker was. Hij was zo bang voor zijn spiegelbeeld dat hij bang was voor het gepolijste mahoniehout van het meubilair in zijn slaapkamer als hij een glimp van zijn beeltenis zou opmerken, of voor iets veel ergers. ‘Spiegels hebben iets monsterlijks’, schreef hij in 1940. Deze terreur maakte hem, zoals zijn biograaf Edwin Williamson schreef , geobsedeerd door ‘dubbelingen, reproducties, kopieën, facsimile’s, vertalingen – door alles wat de uniciteit van het leven zou kunnen ondermijnen. een object of een persoon door het te herhalen.”

Toen ik bij Hibernian aankwam, hadden ze het verhaal dat ik wilde op een plank bij de deur staan: ‘ De Aleph ’. Ik kocht het, ging buiten een nabijgelegen bar zitten en begon te lezen. In het verhaal van Borges ontdekt een kennis van een man (ook wel Borges genoemd) een bol – een ‘Aleph’ zoals hij het noemt – in zijn kelder, waarin hij alles wat bestaat in één keer kan bekijken en zien. Borges stelt zich voor dat de man krankzinnig is, volgt hem naar de kelder en vindt een ‘kleine iriserende bol van bijna ondraaglijke schittering.’ Borges tuurt naar binnen:

Ik zag de krioelende zee; Ik zag het aanbreken van de dag en het vallen van de avond; Ik zag de menigten van Amerika; Ik zag een zilverachtig spinnenweb in het midden van een zwarte piramide; Ik zag een versplinterd labyrint (het was Londen); Ik zag van dichtbij, eindeloze ogen die zichzelf in mij aankeken als in een spiegel;

Ik zag alle spiegels op aarde en geen enkele weerspiegelde mij; Ik zag in een achtertuin van Soler Street dezelfde tegels die ik dertig jaar geleden had gezien bij de ingang van een huis in Fray Bentos; Ik zag druiventrossen, sneeuw, tabak, stukken metaal, stoom; Ik zag convexe equatoriale woestijnen en elk van hun zandkorrels;

Ik zag een vrouw in Inverness die ik nooit zal vergeten; Ik zag haar verwarde haar, haar lange figuur, ik zag de kanker in haar borst; Ik zag een ring van gebakken modder op een trottoir, waar voorheen een boom had gestaan; …

Ik zag de circulatie van mijn eigen donkere bloed; Ik zag de combinatie van liefde en de verandering van de dood; Ik zag de Aleph vanuit elk punt en elke hoek, en in de Aleph zag ik de aarde en in de aarde de Aleph en in de Aleph de aarde; Ik zag mijn eigen gezicht en mijn eigen ingewanden;

Ik zag je gezicht; en ik voelde me duizelig en huilde, want mijn ogen hadden dat geheime en vermoede object gezien waarvan de naam alle mensen gemeen heeft, maar waar geen mens ooit naar heeft gekeken – het onvoorstelbare universum.

Ik voelde oneindige verwondering, oneindig medelijden.

‘Je voelt je behoorlijk verwaand, hè, na zoveel spionage op plaatsen waar je niets te maken hebt?’ zei een gehate en joviale stem. ‘Zelfs al zou je je hersens pijnigen, je zou me niet binnen honderd jaar kunnen terugbetalen voor deze onthulling. Een geweldig observatorium, hè, Borges?’