Katsaus digitalisaatioon: Voisiko digitaalisilla kaksosilla mallintaa ihmisaivot tai suunnitella tuotantoketjuja avaruuteen?

Digitaalisten kaksosten käyttöönotto on nopeutumassa eri toimialoilla. Globaalin IT-palveluyhtiö TCS:n futuristi Frank Diana ennakoi, että digitaalisista kaksosista tulee 2020-luvun aikana keskeinen teknologia, joka tukee päätöksentekoa ja sujuvoittaa työntekoa.

Digitaalisten kaksosten teknologia luo fyysisen maailman asioista ja kokonaisuuksista virtuaalisia vastineita. Tekoälyn ja esineiden internetin (IoT) kehityksen myötä digitaaliset kaksoset tuovat mukanaan uusia mahdollisuuksia kaikenlaisille organisaatioille. Ennen kaksosia hyödynnettiin lähinnä valmistavassa teollisuudessa, mutta nykyään digitaalisen kaksosen voi luoda mistä tahansa koosta riippumatta, teollisuuden komponenteista ihmisten elimiin tai yritysten toimitiloihin.

TCS:llä futuristina toimiva Frank Diana on luonnostellut neljä kehityssuuntaa, jossa digitaalisten kaksosten teknologiaa on seuraavaksi mahdollista hyödyntää.

1. Synteettinen biologia

Frank Diana pitää synteettistä biologiaa yhtenä lupaavimmista aloista, joilla digitaalisia kaksosia voi soveltaa. Biologiaa ja insinöörialoja yhdistelevä synteettisen biologian tutkimus voi auttaa tutkijoita ja lääkäreitä luomaan nopeammin uusia innovaatioita ja parantamaan näin huomattavasti ihmisten ja eläinten elämää.

Tekoälyä ja virtuaalitodellisuutta hyödyntämällä digitaaliset kaksoset voivat esimerkiksi jäljentää ihmisen ihon fyysisiä ja kemiallisia ominaisuuksia ja siten testata, kuinka uudenlaiset lääkkeet läpäisevät ihon uloimmat kerrokset ja näin vähentää eläinkokeiden tarvetta. Pidemmälle vietynä tutkijat voivat myös kartoittaa uusia kemiallisia rakenteita ja testata niitä huomattavasti nopeammin ja laajemmin kuin mikä olisi fyysisessä maailmassa mahdollista. Sydämen digitaalinen mallinnus voi tarjota edistysaskeleita huippu-urheilun lisäksi sairauksien tutkimukseen ja hoitoon.

2. Kestävät kaupungit

Ihmiskehon lisäksi digitaalisia kaksosia hyödynnetään älykkäämpien ja ympäristöystävällisempien kaupunkien rakentamisessa. Helsinki on yhdistänyt jo vuosikymmenten ajan kaupunkimallinnuksessa kerättyä monipuolista dataa digitaalisen kaksoskaupungin malleihin, jotka tukevat esimerkiksi kaupunkisuunnittelua ja auttavat vaikkapa kartoittamaan sopivia kattopintoja aurinkovoiman rakentamiselle.

Yhdysvalloissa esimerkiksi Los Angelesin kaupunki mallintaa digitaalisilla kaksosilla liikennettä kokonaisvaltaisesti aina pyöräilijöihin, kimppakyyteihin ja lennokkeihin asti voidakseen suunnitella parempaa liikenneinfrastruktuuria.

Digitaaliset kaksoset auttavat siis jo rakentamaan kestävämpää tulevaisuutta ihmisille, eläimille ja kaupungeille. Mutta mikä voisi olla seuraava askel?

3. Ihmisaivojen jäljittely

Digitaalisten kaksosten perimmäinen haaste on ajattelun jäljitteleminen. Kaksosteknologian käyttö alkoi laitteista, nyt käyttö on siirtymässä elolliseen maailmaan. Onko seuraavana askeleena luoda digitaalinen kaksonen ihmisaivoista, joka kykenisi esimerkiksi tarkkailemaan mielenterveyttä ja stressiä? Ihmisaivojen kaksonen voisi ennakoida kortisolitasoja ja stressireaktioita eri olosuhteissa ja simuloida erilaisia henkisiä tiloja ja auttaa siten selvittämään, millaiset olosuhteet johtaisivat kaikista suurimpaan hyvinvointiin tai parhaisiin suorituksiin.

4. Tuotantoketjut avaruudessa

Talousjärjestelmien perustaminen toisille planeetoille ei ole enää pelkkää scifikirjallisuutta. Tulevina vuosikymmeninä ihmiskunta voi levittäytyä ympäri aurinkokuntaa ja kenties hyödyntää mineraaleja muilta taivaankappaleilta. Toimitusketjujen johtaminen maan pinnallakin on haastavaa, joten millaista olisikaan hallita toimitusketjuja esimerkiksi aurinkokunnan tasolla? Suunnittelua tukee kuitenkin mahdollisuus tietää jo etukäteen, miltä toimitusketjut näyttäisivät, tai mikä niitä voisi uhata. Mallintaminen onnistuisi luomalla kattava digitaalinen kaksonen tällaisesta avaruuden talousjärjestelmästä.

Frank Diana korostaa, että digitaalisten kaksosten todellinen arvo tulee esiin, kun voimme simuloida tai harjoitella tulevaisuuden tapahtumia pelkän ennakoinnin sijaan. Ihmiskunnan tulevaisuus on täynnä sekä haasteita että mahdollisuuksia. Teknologian avulla voidaan rakentaa erilaisista skenaarioista dataan perustuva digitaalinen kaksonen ja kokea sen kautta, mitä voisi mahdollisesti tapahtua.

Mikäli synteettinen biologia etenee luontaiseen päätepisteeseensä, saatamme jonain päivänä nähdä jokaisesta meistä tehdyn täyden digitaalisen kaksosen jo syntymän hetkellä. Ihmisen rinnalla voisi läpi elämän ”elää” digitaalinen kaksonen, joka kehittyisi uuden tiedon mukaisesti ja kykenisi ennakoimaan esimerkiksi uusien lääkkeiden tai terapiamuotojen yksilöllistä tehokkuutta tai elämäntapavalintojen seurauksia. Ihmisellä voisi olla henkilökohtainen digitaalinen kaksonen varoittamassa tulevista terveyskriiseistä jo vuosia etukäteen.

Digitaaliset kaksoset ovat ansainneet paikkansa vakiintuneiden teollisuudenalojen tukena, mutta niillä on myös valtava potentiaali tuoda tulevaisuudessa positiivista muutosta sekä yrityksille että yhteiskunnalle.

Uusiin teknologioihin liittyy luonnollisesti myös riskejä, joista suurimmat liittyvät esimerkiksi synteettisen biologian odottamattomiin seurauksiin. Toimiva menetelmä riskeihin varautumiseksi on esimerkiksi riskiskenaariotyö, jonka tuloksia hyödynnetään teknologian kehittämisessä ennen varsinaista soveltamista ja käyttöönottoa.

Kuva: Avaruusteleskooppi Hubble, NASA.