Wie digitale Zwillinge die Zukunft in Medizin, Industrie und Stadtplanung verändern

Wenn Sie in einigen Jahren einen Arzt besuchen, können Sie damit rechnen, von einer virtuellen Version Ihrer selbst begleitet zu werden. Dieser so genannte digitale Zwilling wird ein funktionierendes Modell Ihres Körpers sein, das auf den Computerbildschirm des Arztes gerufen werden kann. Er wird mit Ihren aktuellen Vitaldaten aktualisiert und hilft dem Arzt, eine genaue Diagnose zu stellen. Außerdem öffnet er die Tür für Medikamente und Verfahren, die speziell für Sie entwickelt wurden, was die Heilungschancen deutlich erhöht.

Das mag wie ein Hirngespinst erscheinen, aber die Grundlagen dafür werden bereits gelegt. Forscher der Queen Mary University of London verwenden bereits Computersimulationen der Herzen einzelner Patienten, um verschiedene Behandlungen für Vorhofflimmern, eine häufige Erkrankung, zu testen. Es wäre viel zu riskant, auf diese Weise mit dem echten Herzen eines Menschen zu experimentieren. Da auch andere Organe von Wissenschaftlern miteinander verbunden werden, ist es wahrscheinlich, dass sie sich irgendwann zu einem virtuellen Körper zusammenschließen werden.

Digitale Zwillinge nicht mehr wegzudenken

Digitale Zwillinge tauchen allmählich überall auf. Sie überwachen u. a. den Zustand der Triebwerke von Flugzeugen, verfolgen das Fahrzeugnetz von Uber und bilden die umfangreiche Lieferkette von Amazon so gut nach, dass der Online-Händler seine Verkäufe mehrere Jahre im Voraus genau vorhersagen kann.

Sie helfen lokalen Behörden, auf die Auswirkungen von Überschwemmungen zu reagieren, und ermöglichen es Autoherstellern, die Entwicklung neuer Modelle um Jahre zu verkürzen, indem sie Testfahrten und Unfälle simulieren.

Zwillinge werden auch entwickelt, um Fabriken, Unternehmen und ganze Städte zu verwalten. All dies wird durch die jüngsten Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz (AI) beschleunigt, die Zwillinge in die Lage versetzt, Vorhersagen über ihre physischen Gegenstücke zu treffen und sich anhand neuer Daten selbst zu optimieren.

Virtuelle Modelle werden immer ausgefeilter

Digitale Zwillinge begannen als einfache Computermodelle von physischen Objekten und Systemen. Da die Computer immer leistungsfähiger geworden sind, wurden die Zwillinge immer ausgefeilter. Komplexe Design- und Modellierungssoftware bedeutet, dass viele physische Objekte zunächst in der virtuellen Welt Gestalt annehmen. Kleine Sensoren, die alles Mögliche messen können, versorgen die Zwillinge mit Echtzeitdaten und sorgen dafür, dass sie ihr physisches Gegenstück widerspiegeln. Ein Formel-1-Rennwagen zum Beispiel kann mehr als 250 Sensoren haben, die seinen digitalen Zwilling während eines Grand Prix aktualisieren.
 
Der Einsatz von AI bringt all dies noch viel weiter und ermöglicht es, dass virtuelle Modelle immer ausgefeilter werden und Aktivitäten in der realen Welt sowohl simulieren als auch optimieren können. Morpheus, eine Figur in einem Science-Fiction-Film aus dem Jahr 1999, in dem eine empfindungsfähige Maschine die Menschheit durch eine allgegenwärtige virtuelle Realität unterwirft, hatte dafür einen Namen. Wie er sagte: "Die Matrix ist überall. Sie ist überall um uns herum."

Die Realität ist eher prosaisch. Die Idee, symbolische Darstellungen von realen Dingen zu schaffen, ist Jahrhunderte alt. Viele antike Zivilisationen bauten architektonische Modelle, manchmal, um sie in Gräbern unterzubringen, aber auch, um herauszufinden, wie man etwas bauen kann.

Von der doppelten Buchführung im 15. Jh zum modernen digitalen Zwilling von heute

Die doppelte Buchführung, die im 15. Jahrhundert entwickelt wurde, war eine papierbasierte Darstellung der Finanzen eines Kaufmanns. Die Phillips-Maschine, ein hydraulischer Computer aus den 1940er Jahren, schuf einen physischen "Zwilling" der nationalen Wirtschaftsströme. Tabellenkalkulationen und Lieferkettenmanagementsysteme ermöglichen es Unternehmen, Transaktionen zu protokollieren, Bestände zu verfolgen, Prognosen zu erstellen und Zukunftsszenarien zu modellieren.
 
Die heutigen digitalen Zwillinge erweitern diesen Prozess und erleichtern es den Menschen, komplexe Probleme zu bewältigen. Sie können als virtuelle Kristallkugeln fungieren, die es den Menschen ermöglichen, in die Zukunft zu blicken, Probleme zu erkennen, bevor sie auftreten, und wilde Ideen ohne reale Folgen zu testen. Für Unternehmen dürfte dies bessere Entwürfe, effizientere Abläufe und weniger kostspielige Fehler bedeuten. Für die Gesellschaft ist das Versprechen ebenso verlockend: eine personalisierte Gesundheitsfürsorge, Städte, die leichter fließen und atmen, und - dank der durch die Klimamodellierung aufgedeckten Bedrohungen - Hinweise darauf, wie der Planet eine Umweltkatastrophe vermeiden könnte. Digitale Zwillinge bieten den ultimativen Sandkasten, in dem Schlösser gebaut und getestet werden können, bevor sie in die Realität umgesetzt werden.
 

Zwischen Cyber-Gefahr und Fortschritt

Könnten diese virtuellen Doppelgänger abtrünnig werden? Das könnten sie, wenn sie schlecht programmiert oder gehackt werden. Vermeidbare Krankheiten könnten ignoriert, Unternehmenssysteme in Schieflage gebracht und kritische Kraftwerke kompromittiert werden. Digitale Zwillinge werden Berge von Daten verschlingen, von denen einige falsch, einige voreingenommen sind und viele Bedenken hinsichtlich Privatsphäre und Überwachung aufwerfen.

Es besteht auch die Gefahr eines Tunnelblicks, da sich die Menschen mehr und mehr auf digitale Zwillinge verlassen und Dinge übersehen, die die Sensoren möglicherweise nicht erfassen können. Doch diese Risiken sind nicht spezifisch für digitale Zwillinge. Sie gelten für alle aufkommenden Technologien, so wie sie es immer getan haben und immer tun werden. Solche Bedenken müssen berücksichtigt werden, wie in der aktuellen Debatte über den Einsatz von KI. Das Aufkommen der digitalen Spiegelwelt wird zweifellos neue Fragen aufwerfen, aber ihre potenziellen Vorteile liegen bereits auf der Hand.