İnsanın Dijital İkizi Oluşturulabilir Mi?: Can A Human’s Digital Twin Be Created?

Kaynak: https://www.imeche.org

Dijital dönüşümde anahtar rol oynayan nesnelerin interneti (IoT) ve endüstriyel nesnelerin interneti (IIoT)’nin ortaya çıkmasıyla hız kazanan dijital ikiz, Endüstri 4.0 (Industry 4.0), Toplum 5.0 (Society 5.0) devrimlerinin ve Akıllı Ulus (Smart Nation) programının ön planında yer alan bir simülasyon teknolojisidir. Endüstri 4.0 devrimi 2011 yılında Almanya, Toplum 5.0 2015 yılında Japonya ve Akıllı Ulus (Smart Nation) programı 2014 yılında Singapur tarafından uygulamaya konulmuştur. Bu program ve devrimler dijitalleşmeyi merkezine alarak ülkeleri etkisi altına almaya başlamıştır. Dijital ikizler sanayinin dijitalleşmesi anlamına gelen Endüstri 4.0’da ve insanı ön plana alan Toplum 5.0’da dijital dünyayla fiziksel dünya arasında köprü görevi görmektedir.

Resmi anlamda dijital ikiz alanında fikirler ilk olarak 2000’li yılların başında ortaya atılmıştır. İlk terminoloji Michael Grieves’in 2003 yılındaki sunumunda verilmiştir. Amerikan Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA) tarafından 2012 yılından yayınlanan “Gelecekteki NASA ve ABD Hava Kuvvetleri Araçları için Dijital İkiz Paradigma” adlı makale ise dijital ikiz kavramının anahtar kilometre taşını oluşturmuştur.

Dijital ikiz kadar bu teknolojiye uygun ortam sağlayan nesnelerin internetinin ne olduğunu da kısaca açıklamakta fayda var. Nesnelerin interneti teknik, sosyal ve ekonomik önemi gittikçe artan konulardan biridir. Nesnelerin interneti, ingilizce ifadeyle internet of things (IoT) insan müdahalesi olmaksızın cihaz ve makine gibi nesnelerin kendi aralarında veri iletişimi yaptığı, bilgi topladığı ve toplanan bilgiler ile karar verdiği bir ağ yapısı olarak tanımlanmaktadır. “Nesnelerin İnterneti” (IoT) terimi ilk kez 1999’da İngiliz teknoloji öncüsü Kevin Ashton tarafından fiziksel dünyadaki nesnelerin sensörler ile internete bağlanabileceği bir sistemi tanımlamak için kullanılmıştır. Nesnelerin interneti pek çok alanda kullanılmaktadır. Ancak kullanıma örnek olarak verilebilecek öne çıkan alanlar şöyle özetlenebilir:

  • Sağlık uygulamaları
  • Medya, pazarlama ve reklam uygulamaları
  • Akıllı şehir uygulamaları
  • Akıllı ev uygulamaları
  • Eğitim uygulamaları
  • İmalar sektörü uygulamaları
  • Ticaret uygulamaları
  • Hizmet sağlayıcı uygulamaları
  • Güvenlik uygulamaları
  • Otonom araç uygulamaları

Nesnelerin internetiyle bağlı olan cihaz sayısı her geçen saniye artış göstermektedir. Statista’nın raporuna göre, 2025’nin sonuna kadar 75 milyar bağlı akıllı telefon, giyilebilir, akıllı saat, araba ve diğer cihazlar nesneler interneti aracılığıyla birbirine bağlı olması tahmin edilmektedir. Şu anda, bu sayı dünya çapında yaklaşık 31 milyar cihazla sınırlıdır. Bu istatistikler IoT’nin ne kadar katlanarak büyüdüğünü göstermektedir. Nesnelerin internetiyle bağlı olan ve olacak cihaz sayısı yıllara göre Şekil 1’de verilmiştir.

Şekil 1:  Nesnelerin İnterneti (IoT)’yle Bağlanacak Cihaz Sayısının Yıllara Göre Dağılımı

Kaynak: https://www.statista.com

Yapılan bir diğer araştırmada ise nesnelerin internetine yapılan harcamaların küresel ölçekte boyutu ortaya konulmuştur. Uluslararası Veri Şirketi (IDC) tarafından hazırlanan ve belirli aralıklarla güncellenen “Dünya Nesnelerin İnterneti Harcama Rehberi” adlı araştırma ile nesnelerin internetine küresel ölçekte yapılan yatırımların tutarı incelenmiştir. 2017-2022 dönemini kapsayan araştırma kapsamında 53 ülke ve 20 endüstri kolu incelenmiştir. Araştırmaya göre dünya çapında nesnelerin interneti (IoT)’ne yapılan harcamalar COVID-19 salgınının ekonomik etkilerinden önemli ölçüde etkilenmiştir. Ancak hem orta hem de uzun vadede harcamalarda çift haneli bir büyüme beklenmekte ve nesnelerin internetine yapılan harcamaların 2022 yılında 1 trilyon doları, yapılan güncelleme ile 2023 yılında ise 1,1 trilyon doları aşması beklenmektedir. 2022 yılı sonunda en çok harcama yapılması öngörülen sektörlerin başında sırasıyla havaalanı tesis otomasyonu (ulaşım), elektrikli araç şarjı (imalat), tarım alanları izleme (tarım), yatak başı telemetri (sağlık) ve mağaza içi içeriğe dayalı pazarlama (perakende) bulunmaktadır.

Nesnelerin internetin tanımı, kullanım alanları ve bu teknolojiye yapılan harcamalardan bahsettikten sonra dijital ikiz kavramını ele alabiliriz. Dijital ikiz, tüm fonksiyonel özellikleri ve çalışma elemanları ile bağlantıları temsil eden fiziksel bir cihazın veya sistemin bilgisayarlı bir modelidir. Diğer bir tanım da dijital ikiz fiziksel bir varlık veya sitemin dijital ortama taşınmış versiyonudur. Başka bir tanımda ise dijital ikiz fiziksel bir varlığın sanal örneği olarak tanımlanmaktadır. Dijital ikiz teknolojisi ürün yaşam döngüsünün bütün aşamalarında kendine uygulama alanı bulabilmektedir. Dijital ikiz, fiziksel varlık ve nesnelere bağlı olarak sanal ikiz oluşturarak IoT ve veri analitiği arasındaki kesintisiz entegrasyon sorununu çözebilir. Aynı zamanda dijital ikiz ortamı doğru analizlerle hızlı ve gerçek zamanlı kararlar alınmasına imkan sunabilir.

Neden dijital ikiz bu kadar önemli ve neden örgütler onu düşünmesi gerekir?

Dijital ikiz, şirketlerin tasarım ve geliştirmeden ürün yaşam döngüsünün sonuna kadar ürünlerinin tam bir dijital ayak izine sahip olmalarını sağlayabilir. Bu da onların sadece tasarlanan ürünü değil, aynı zamanda ürünü inşa eden sistemi ve ürünün sahada nasıl kullanıldığını anlamalarını da sağlayabilir. Dijital ikizlerin yaratılmasıyla şirketler, yeni bir ürün geliştirebilir, işlemlerini iyileştirebilir, ürün kusurlarını azaltarak verimliliği artırabilir. Bu sayede yeni iş modelleri ile pazarda önemli bir değerle birlikte rekabet avantajı elde edebilirler. Dijital ikiz, şirketlerin fiziksel ve mekanik sorunları daha çabuk tespit ederek daha hızlı çözmelerini, sonuçları çok daha yüksek bir doğruluk derecesinde tahmin etmelerini, daha kaliteli ürün veya hizmet tasarlamalarını ve üretmelerini ve nihai olarak müşterilerine daha iyi hizmet vermelerini sağlayabilir. Bu tür akıllı mimari tasarımıyla, şirketler değer ve faydaları her zamankinden daha fazla yinelemeli ve daha hızlı gerçekleştirebilirler. Örneğin, bir rüzgar çiftliğinin dijital ikizi, operasyonel verimsizliklere ilişkin içgörüleri ortaya çıkarabilir.

Dijital ikiz teknolojisini mevcut durumda kullanan pek çok firma bulunmakla birlikte öne çıkan global şirketler şöyledir:

  • General Electric (GE) firması ilk kez bir dijital ikiz kullanımını 2016’da patent başvurusunda bulunarak belgelemiştir. Dijital ikiz oluşturan bir araç olan “Predix” platformunu uygulamaya koymuşlardır. Predix platformu sayesinde veri analizleri ve izleme bulut tabanlı olarak yapılabilmektedir.
  • Siemens de benzer bir çalışmanın içerisinde yer almıştır. Siemens, “MindSphere” adlı bir platform geliştirdi. Bu platform  makineleri ve fiziksel altyapıyı dijital ikize bağlayan bulut tabanlı bir sistemle Endüstri 4.0 konsepti ile uyumlu çalışmaktadır. MindSphere her türlü sensör verisini gerçek zamanlı olarak toplamakta ve analiz etmektedir. MindSphere, nesnelerin interneti (IoT) bağlamındaki uygulamalar için Siemens tarafından geliştirilen bir açık bulut platformu veya “IoT işletim sistemi” dir. MindSphere endüstriyel müşterilerin operasyonel verilerini depolayarak olgusal bilgilere dayanarak karar vermelerini sağlamaktadır. Aynı zamanda bu bilgileri bulut tabanlı olarak müşterilerine erişilebilir hale getirmektedir. Bu platfom bulut tabanlı hizmet (PaaS: platform as a service) sunan platformlarından bir tanesidir.
  • Bir diğer örnek ise IBM’nin geliştirdiği Watson IoT Platformu’dur. Bu platform ile bahsedilenlere benzer olarak nesnelerin interneti aracılığıyla her türlü veriyi bulut tabanlı ve gerçek zamanlı olarak analiz etmektedir.

Dijital ikiz çok farklı alan ve sektörde kullanıldığı bilinmekle birlikte öne çıkan kullanım alanına birkaç örnek şöyle verilebilir:

  • Havacılık ve uzay sektörü
  • Hastane yönetimi uygulamaları
  • Sağlık bakım uygulamaları
  • İmalat sektörü
  • Enerji sektörü
  • İlaç sektörü

Gartner, 2021 yılına kadar büyük sanayi şirketlerinin yarısının dijital ikizler kullanacağını ve dijital ikizlerin kuruluşların etkinliğinde % 10’luk bir iyileşme sağlayacağını öngörmektedir. Deloitte, dijital ikiz teknolojiler için küresel pazarın 2023 yılına kadar 16 milyar dolara ulaşacağını tahmin etmektedir. Uluslararası Veri Şirketi (IDC) ise Global 2000 şirketlerinin % 30’unun ürün inovasyon başarı oranlarını ve kurumsal verimliliği iyileştirmek için IoT bağlantılı ürün ve varlıkların dijital ikizlerinden veri kullanacağını ve  % 25 verimlilik artışı sağlayacağını öngörmektedir.

Sağlık hizmetlerinde dijital ikiz neden önemlidir?

Dijital ikizler kavramı, tıp ve sanal gerçeklik aracılığıyla insan vücudunu simüle etmek için tıp alanına da girmiştir. Simüle edilmiş organlar, tıbbın çalışma şeklini hiper-kişisel ve daha az invaziv bir şekilde değiştirme yeteneğine sahiptir. Dijital ikizler, sağlık endüstrisinde temsil ettikleri fiziksel nesne veya hizmet için dijital bir kopya görevi görerek, sağlık profesyonellerinin yanında bulunmadan izleme ve değerlendirme olanağı sağlamaktadır. Dijital ikizler hem hastane tasarımı hem de hasta bakımında da aktif bir rol oynamaktadır.  Bir hastanenin dijital ikizi oluşturularak, hangi önlemlerin alınması gerektiğine ilişkin operasyonel stratejiler ve kapasite belirlenebilir, personel ve bakım modelleri gözlemlenebilir. Sanal modeller hasta yatak planlamasına, mikropların yayılımının izlenmesine, personel programlarına ve ameliyathanelerin dizaynına yardımcı olabilir. Bunlar hasta bakımını, maliyetini ve performansını optimize etmeye katkı sunmaktadır. Dijital ikizler, değişikliklerin sistem performansı üzerindeki etkilerini risksiz test eden güvenli bir ortam oluşturmak için hastaneyi sanallaştırabilir. Ayrıca, bilinçli stratejik kararların oldukça karmaşık ve hassas bir ortamda gerçekleşmesini sağladığı için sağlık hizmetlerinde bu son derece önemlidir. Digital ikiz teknolojisi, bireyin genomik yapısını, fizyolojik özelliklerini ve yaşam tarzını kişiselleştirilmiş ilaç geliştirmek için modelleyerek kullanabilir. Yapay zekâ ile donatılmış dijital kalp ikizleri sonuçları tahmin ederek ve gereksiz ameliyatlardan kaçınarak milyonlarca dolar finansal tasarruf sağlayabilir.

Son gelişmeler tümörleri tedavi etmek ve doğru ilaçları belirlemek için dijital ikizlerin kullanıldığını göstermektedir. Özelleştirilmiş ilaçlar, enfeksiyonları tahmin etmek ve insanın yaşam kalitesini artırmak için büyüyen başka bir alan olmuştur. Dijital ikiz modelleri, bir insanın yaşamı boyunca ürettiği veriyi toplayarak üretilen bu modelleri tüm popülasyonlarda test etme imkanına kavuşmasının yanında hastalığa karşı bireylerin eğilimlerini tespit etme fırsatları sunmaktadır.

İnsanın dijital ikizinin oluşturulması mümkün mü?

Dijital ikiz teknolojisi ile insan vücudunu dijitalleştirmenin amacı insan vücudunu oluşturan organ ve dokuları restore etmek ve tehlikeli hastalıklarla mücadele etmektir. Bir insan vücudunun dijital ikizini geliştirmek, herhangi bir mühendislik ürününden daha gelişmiş bir süreçten oluşur. Sensörler, herhangi bir tasarlanmış nesnenin dijital ikizine verimli bir şekilde veri sağlayabilir, ancak bireylerden türetilen veriler genellikle kan testleri ve taramalar gibi süreçlerden dolayı pahalı ve zaman alıcı olabilir.

Dijital ikizle birlikte dijital hasta kavramı da ön plana çıkmıştır. Dijital hasta, tıbbi kararları desteklemek için hastaya özel yapılan modellemedir. Diğer bir ifadeyle dijital hasta, hasta avatarı olarak da tanımlanabilir. Dijital hasta kavramı Avrupa Komisyonu’nun fonladığı bir Ar-Ge projesi kapsamında ortaya konulmuştur. Dijital Hasta Yol Haritası (Roadmap for the Digital Patient) raporu Avrupa Komisyonu tarafından finanse edilen Koordinasyon ve Destek Eylem Planı’nın bir parçası olan DISCIPULUS projesi ile hazırlanmıştır. Avrupa Birliği 7. Ar-Ge Çerçeve Programı (2007-2013) kapsamında yapılan proje ile dijital hasta paradigmasını gerçekleştirmeye yönelik yol haritasının belirlenmesi amaçlanmaktadır. Proje ortakları University College London  (İngiltere), empirica İletişim ve Teknoloji Araştırma Şirketi (Almanya), Sheffield Üniversitesi (İngiltere), Rizzoli Ortopedi Enstitüsü (İtalya) ve Pompeu Fabra Üniversitesi (UPF) (İspanya)’dir. Dijital Hasta Yol Haritası raporuna göre öne çıkan öneriler şöyledir:

  • Hesaplamalı tıp olarak da bilinen siliko tıp (silico medicine) hastalığın önlenmesi, teşhisi, prognozu, tedavi planlaması ve yürütülmesi ile yönetimine doğrudan katkıda bulunan modelleme ve simülasyon teknolojilerini içinde barındırmaktadır. Dijital hastanın oluşturulmasında aşılması gereken zorlu bir süreç bulunmaktadır. Biyomedikal, matematik, biyomühendislik ve bilgisayar bilim dallarının entegre ve multidisipliner uygulamalı çalışmalarına ihtiyaç vardır.
  • Dijital hasta için daha çok kanıta ihtiyaç duyulmaktadır. Bu zamana kadar yalnızca birkaç sanal hasta projesi tamamlanmıştır. Bu projeler ile önemli sayıda gerçek hasta modellenerek sağlık çıktılarının ölçümünde önemli somut mesafeler katedilmiştir. Bu alanda daha fazla yol katedilmesi için Horizon 2020 kapsamında 3 farklı projenin desteklenmesi önerilmiştir.
  • Sanal hasta teknolojisi tam otonom süreç olarak tanımlanmıştır. Ancak uygulamada bu vizyonun hayata geçmesinin önünde önemli iki engel bulunmaktadır. Bunlardan ilki,  sanal hastaların kompleks doğasından dolayı çoğu dijital hastanın alanında deneyimli teknisyen desteğine ihtiyaç duyacak olmasıdır. İkinci ise sanal hasta çözümleri verinin eksiksiz ve toplulaştırılmış olduğu durumda gayet iyi klinik karar alması için geliştirilmiştir. Ancak verinin eksik ve toplulaştırılmamış olduğu durumlarda dijital hasta çözümleri klinik karar vermede problemlerle karşılaşmaktadır.

NTT Hizmet İnovasyon Laboratuvarlar Grubu Başkanı Kıdemli Başkan Yardımcısı Ryutaro Kawamura’nın 2019 yılında kaleme aldığı makalesinde ise Toplum 5.0 perspektifinden dijital ikize yaklaşılmıştır. Bir insanın dijital ikizinin sadece anatomik ve fizyolojik özelliklerin dijital bir temsilini değil, aynı zamanda bir kişinin ruh halinin de dijital bir temsilini de sağlayabileceğine dikkat çekmiştir. Böyle zor bir hedefe ulaşmak için iki ana yaklaşım ileri sürülmüştür. İlk yaklaşım, bilgisayar kullanarak insan yeteneklerini taklit etmek ve “insani niteliklere daha da yaklaşmak için bu süreci tekrarlamaktır”. Ses ve ses tanıma teknolojileriyle bu yaklaşımda ilerleme kaydedilebilir. NTT laboratuvarları 1960’dan günümüze kadar geçen süreçte ilk yaklaşım özelinde daha çok konuşma teknolojilerini kullanarak birçok çalışmalar yürütmüştür. Nihai yaklaşım olarak adlandırılabilecek ikinci yaklaşım, insan beynini ve vücudunu fizyolojik olarak derinlemesine anlayarak sonuçların bir bilgisayar ortamına taşınmasını savunmaktadır. Beyin ve sinirbilimini temsil eden bu alan çok ilerleme kaydetmekte ve mühendislik amaçları için kullanılabilecek araştırma sonuçları üretmektedir. Ryutaro Kawamura’nın amacı bu iki yaklaşımın en iyi taraflarını kullanarak insanların dijital temsilini gerçekleştirmektir.

Özetle dijital ikizlere insan vücudunun entegrasyonu zorlu bir süreç gerektirdiği aşikardır. Ancak başarılı olursa sağlık hizmetlerini ve insanın dünyaya bakış açısını büyük ölçüde değiştirecektir.  Artan internet kullanımı ve hızıyla birlikte büyük veri ve yapay zekâ teknolojilerinin her geçen gün gelişmesi dijital ikiz teknolojilerinin kullanım alanlarını artırmakla kalmayacak aynı zamanda daha yüksek verimlilik artışı da sağlayacaktır. Dijital hasta teknolojisinin tamamlanması ve uygulamaya konulması halinde siz başka bir yerdeyken bulut üzerinden sizin dijital ikizinizin hastanede sağlık profesyonellerince muayenesi yapılabilir ve tanısı konabilir. Bu sayede hastanelerde ayaktan tedavi hizmetleri ve maliyetleri azalabilir ve yaşam kalitesi yükselebilir.

Dünyayı derinden etkileyen ve yaşam tarzını değiştiren Covid-19 salgının da insanlık üzerinde kazanımları da olmuştur. Salgın küresel ölçekte dijital sistemlerin test edilmesine imkan sağlamış ve ivme kazandırmıştır. Örneğin, ulusal ve uluslararası uzaktan eğitimler, webinarlar ve çalıştaylar buna verilebilecek örneklerden sadece birkaçıdır. Doğal olarak buradan bakıldığında da alınması gerekli dersler olmakla birlikte böyle bir vakanın tekrar yaşanması durumunda neler yapılabileceğine yönelik öngörüler de oluşturulmuştur. Kısaca dijitalleşmenin ve onun uygun ortam sağladığı yapay zeka teknolojilerinin önlenemez yükselişi önceki dönemlere göre daha da hızlanarak devam etmektedir. Z kuşağının bu sürece adaptasyonu ise önceki kuşaklara göre daha iyi ve hızlıdır. Bu avantajdan yararlanarak nitelikle eğitimle yüksek katma değer elde edilebilir. Diğer taraftan bu adımla eş zamanlı olarak başta yapay zekâ ve derin öğrenme enstitülerinin kurulması ve yaygınlaştırılması sağlanarak başta bu alanda olmak üzere pek çok alanda atılımlar gerçekleştirilebilir.

İçinde yaşadığımız çağ büyük ve aykırı düşünenlerin devri olduğu için büyük ve aykırı düşünenler büyük kazanacaktır. O zaman “büyük düşün büyük kazan” diyoruz.

Faydalı olması ve farkındalık oluşturması dileğiyle…

Bilimle ve teknolojiyle kalınız.

Saygılarımla.

Makalenin pdf versiyonunu aşağıdaki linkten indirebilirsiniz.

Not: Kaynak gösterilmeden alıntı yapılamaz veya kopyalanamaz.

Note: It can not be cited or copied without referencing.

Yararlanılan Kaynaklar

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s