（CWW）數字孿生技術的核心是為真實事物打造出一份虛擬副本。如今，這項技術已經成為制造業、工業與航空航天等多個領域的支柱工具，越來越多的城市、港口和發電站等設施也有了自己的數字化分身。有行業分析師估計，全球數字孿生市場的經濟規模到2026年將增長至近500億美元。

很快，數字孿生技術正在生物學領域有所建樹。2017年，時任GE Digital公司CEO的Bill Ruh就預測稱“未來的人類將在出生時就擁有自己的數字孿生，它將從人們佩戴的傳感器中獲取數據，負責預測人體健康狀況與病變趨勢。”沒錯，數字孿生有望為患者提供量身定制的治療方法、預測疾病的可能發展趨勢，甚至可以用來試驗潛在的治療手段。相較于直接在患者身上進行風險極高的人體測試，從數字孿生入手明顯更加穩妥。

但到目前為止，這些項目大多處于早期探索階段。來自歐洲、英國和美國的研究人員們正通過Echoes研究計劃努力建立起第一顆數字化心臟。德國醫療器械廠商Simemns Healthineers也有類似的計劃，并與法國軟件公司Dassault Systèmes合作讓這顆“The Living Heart”通過了美國食品藥監局的審批。奧地利公司Golem則希望為獨居弱勢群體創建數字孿生，借此持續監控他們的健康狀況，并在身體不適、需要幫助時及時提醒護理人員。

這還不夠，雄心勃勃的研究人員們已經朝著最高目標邁進：人腦孿生。作為歐盟資助項目，Neurotwin計劃希望為個體病患設計出一套人腦計算機模型。

Neurotwin團隊希望將這套模型用于預測對神經系統疾病（包括癲癇和阿爾茨海默癥）的刺激治療效果。他們還計劃在明年發起一項臨床試驗，嘗試為約60名阿爾茨海默癥患者創建數字孿生，借此探索根據每一位患者大腦完成優化的刺激治療方案。計劃于2023年啟動的二期臨床試驗將采取相同的基本方法，只是轉而關注更加難以治療的局灶性癲癇患者。如果成功，該團隊打算把技術成果擴展到人腦研究的其他領域，例如多發性硬化癥、中風康復、抑郁癥與迷幻藥神經影響等方向。

對于約三分之一的癲癇患者，現有治療藥物起不到任何作用。但將電流無痛傳遞至大腦的無創刺激療法，卻被證明有助于減輕癲癇發作的頻率和強度。但這項技術還很新，仍有不少改進空間。研究人員們打造虛擬大腦也正是想要協助刺激療法進一步完善。

Neurotwin項目協調員、西班牙健康科技初創公司Neuroelectrics（主要為癲癇等神經系統疾病開發無創療法）首席科學官兼聯合創始人Giulio Ruffini表示，數字化身的本質是一套運行在計算機上的數學模型。為了給癲癇患者制作數字化身，Neurotwin團隊需要收集約半小時的磁共振（MRI）數據和約10分鐘的腦電圖（EEG）計數，再使用這些數據創建出一個對應腦電活動的計算機模型。在此基礎之上，他們還要高度精確地還原患者大腦的各主要組織，包括頭皮、顱骨、腦脊液、灰質和白質等。

Ruffini解釋道，數字孿生中還將包含一個嵌入式“神經質量模型”網絡。此網絡反映的是患者大腦中的“連接體”（大腦中的神經連接映射），也就是表示相互連接的各個神經元的平均行為計算模型。一旦癲癇發作，連接體中的某些區域可能會過度興奮；而在中風時，連接體本身可能有所改變。在創建出數字孿生之后，團隊就可以用它來優化對患者真實大腦的刺激方法。Ruffini補充稱，“我們可以在計算機上進行不間斷模擬，直到發現我們需要的結果。從這個角度講，人腦數字孿生副本就類似于天氣預報計算模型?！?/p>

例如，為了改善癲癇治療效果，病患每天可以佩戴治療頭盔20分鐘、借此接受經顱電刺激。使用數字孿生，Ruffini及其團隊可以不斷優化刺激電極的位置與所施加的電流水平。

但針對任何器官的數字孿生試驗同樣會引發一連串倫理問題。例如，如果孿生副本預測此人會在兩周之內心臟病發作，那么患者自己有沒有知情權？患者如果去世，孿生副本該如何處理？這些數字孿生擁有自己的法律或道德權利嗎？

德國埃爾蘭根-紐倫堡大學的倫理學家Matthias Braun認為，虛擬孿生一方面為我們帶來了令人興奮、革命性的治療方法開發思路，“但另一方面，它也給我們帶來不少挑戰。首先就是數字孿生該歸誰所有？是開發孿生副本的公司嗎，還是作為孿生建模對象的病患？只有歸病患所有，他們才能明確拒絕健康保險公司或其他各方使用數字孿生中的特定信息做出某些預測，保證數字孿生的實際使用不致侵犯他們的自主權或者隱私。”而一旦失去這種控制能力，就會引發Braun所說的“數字奴隸制”問題。

Neuroelectrics公司CEO Ana Maiques則表示，該公司已經在努力解決構建數字孿生時涉及的個人數據問題。她坦言“在進行數字孿生的個性化設計時，有一些難題是無法回避的。數據歸誰所有？我們打算用數據做些什么？這都是很現實的挑戰?！?/p>

為此，項目還招募到研究人員剖析這項工作中的倫理與哲學問題，來自瑞典烏普薩拉大學的神經倫理學家Manuel Guerrero就是其中之一。由于Neurotwin項目位于歐洲，所以收集的相關數據均受到《歐盟通用數據保護條例》（GDPR）的保護，意味著任何數據使用行為都必須得到數據所需豬 的同意 。

Guerrero和他的團隊還有另一項任務，就是探索“數字孿生”這個最初只是為制造業服務的概念、到底適不適合用來重現大腦或者心臟這樣復雜且具有生命力的對象。數字孿生技術會引發民眾誤解、或者產生不切實際的過高期望嗎？Guerrero指出，“同樣是制作數字孿生，人腦的復雜程度要比制造系統中的對象高得多，所以神經科學界內部也在就這個問題爭論不休?！?/p>

不單是與工業系統相比，即便同為人體器官，大腦的復雜程度也比心臟或者腎臟高出幾個量級，帶來的倫理難題也更多。Ruffini提到，“我們建立的是一套相當復雜的人腦計算模型。待到發展至一定階段，我們甚至很難定義這樣的數字孿生還是不是單純的「數字孿生」、或者說它是否已經擁有自己的知覺?！?/p>

Braun認為這些問題雖然困難，但卻不容回避?！皩ξ襾碚f，這些都是我們當下必須要面對的核心挑戰。我知道，很多人覺得應該先把技術搞出來、有什么問題以后再看?！钡@種拖延在后續勢必會帶來可怕的倫理道德風險。

但Neurotwin團隊也承認，只要處置得當，這種數字孿生確實能夠顯著改善患者的治療效果、推進我們對疑難腦部疾病的深入了解。Maiques總結道，“我們正努力從前所未有的角度幫助腦部疾病患者。我們認為當下的探索代表著一種新的治療思路，即利用物理與數學的力量完成人腦解碼?！?/p>