如果將數(shù)字孿生技術(shù)和生物工藝結(jié)合起來(lái)，會(huì)發(fā)生什么樣的火花呢？
數(shù)字孿生這個(gè)話題我們此前也介紹過(guò)，它是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

往期回顧
 
數(shù)字孿生的應(yīng)用既有產(chǎn)品、也有產(chǎn)線、工廠和車間，直接對(duì)應(yīng)CPS所面對(duì)的產(chǎn)品、裝備和系統(tǒng)等對(duì)象。數(shù)字孿生在創(chuàng)立之初就明確了以數(shù)據(jù)、模型為主要元素構(gòu)建的基于模型的系統(tǒng)工程，更適合采用人工智能或大數(shù)據(jù)等新的計(jì)算能力進(jìn)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)。      
根據(jù)IBM的解釋，這項(xiàng)技術(shù)允許用戶為物理實(shí)體或流程開(kāi)發(fā)出精確的虛擬副本。聯(lián)網(wǎng)傳感器負(fù)責(zé)將物理資產(chǎn)中的數(shù)據(jù)一刻不停地饋送至數(shù)字模型。而在生命科學(xué)領(lǐng)域，數(shù)字孿生的應(yīng)用尚處于起步階段。

數(shù)字孿生在生命科學(xué)研究中的具體應(yīng)用可以分為兩類：生物應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。雖然為細(xì)胞乃至人體構(gòu)建完整的生物學(xué)模型還有很長(zhǎng)的路要走，但實(shí)驗(yàn)應(yīng)用層面的數(shù)字孿生已經(jīng)在徹底重塑臨床研究的基本面貌。  
隨著數(shù)字化的中心效應(yīng)愈發(fā)明顯，眾多企業(yè)也開(kāi)始紛紛投身于這個(gè)極具前景的創(chuàng)新概念。迪必爾生物TJX團(tuán)隊(duì)結(jié)合生物技術(shù)行業(yè)，幫助研究人員建立起了一套復(fù)雜的生物反應(yīng)器（適合細(xì)胞培養(yǎng)和發(fā)酵實(shí)驗(yàn)）數(shù)字模型，并使用數(shù)據(jù)支持測(cè)試場(chǎng)景、進(jìn)而協(xié)助用戶識(shí)別出潛在問(wèn)題。這是個(gè)免費(fèi)的模擬器，面向全球生物科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家免費(fèi)開(kāi)放。
TJX研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為生命科學(xué)正經(jīng)歷一場(chǎng)由數(shù)字技術(shù)推動(dòng)的變革。大量生物數(shù)據(jù)的產(chǎn)生對(duì)研究人員來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇又是壓力。生命科學(xué)正面臨從實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)型局面，海量的數(shù)據(jù)將成為生命科學(xué)的基礎(chǔ)，如果能高效、高速地利用這些大數(shù)據(jù)，無(wú)疑將為生命科學(xué)行業(yè)帶來(lái)無(wú)限機(jī)遇。但有限的時(shí)間與資源之下去適應(yīng)整個(gè)行業(yè)愈發(fā)復(fù)雜的基本現(xiàn)實(shí)，只會(huì)讓生命科學(xué)行業(yè)不堪重負(fù)。  
生物制品生產(chǎn)的現(xiàn)狀和未來(lái)的預(yù)期形成沖突，現(xiàn)有可用工具已經(jīng)無(wú)法支撐起生命科學(xué)行業(yè)中愈發(fā)復(fù)雜的研究目標(biāo)。從傳統(tǒng)上看，我們的細(xì)胞培養(yǎng)/發(fā)酵實(shí)驗(yàn)工作方式大多依賴于手動(dòng)，而且主要集中在非常簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析層面，大多發(fā)酵實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析工作都無(wú)法輕松高效的完成。發(fā)酵工程師只能利用有限的簡(jiǎn)陋發(fā)酵罐工具完成工作，所有研究項(xiàng)目嚴(yán)重受到成本與資源的制約。也正因?yàn)槿绱耍�眾多工藝開(kāi)發(fā)項(xiàng)目往往中道崩殂。 物理實(shí)驗(yàn)的成本非常高，不斷試錯(cuò)的過(guò)程且耗費(fèi)了大量精力。如果我們能夠減少實(shí)際實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，同時(shí)讓發(fā)酵實(shí)驗(yàn)更有針對(duì)性、更高效、更可能成功，就一定能讓生物工藝邁上新的臺(tái)階。

TJX“數(shù)字孿生模擬器”對(duì)于研發(fā)工作的積極意義也在這里：以住生物工藝研究人員可能需要數(shù)月、甚至數(shù)年時(shí)間才能在完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類與分析，但通過(guò)“數(shù)字孿生模擬器”后能夠同時(shí)建模多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)展開(kāi)測(cè)試。
 
關(guān)于TJX“數(shù)字孿生模擬器”：優(yōu)化生物反應(yīng)器控制參數(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)  
不同規(guī)模發(fā)酵實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制模擬
通過(guò)虛擬細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊浅？焖偈占瘮?shù)據(jù)，通過(guò)模擬器查看溫度、通氣控制策略、攪拌水平、pH值、以及補(bǔ)料策略不同組合的影響。

數(shù)據(jù)分析
進(jìn)行多次模擬實(shí)驗(yàn)，將結(jié)果進(jìn)行比較，協(xié)助決定將使用哪些培養(yǎng)條件應(yīng)用在實(shí)際工藝開(kāi)發(fā)或在大規(guī)模培養(yǎng)上實(shí)現(xiàn)最佳生產(chǎn)。  
綜合利用虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)字孿生體發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室，可節(jié)省大量的成本，大量的時(shí)間，為企業(yè)創(chuàng)造更多的效益。
虛擬操作培訓(xùn)，沉浸式培訓(xùn)體驗(yàn)，縮短專業(yè)人員培訓(xùn)周期，大大提升生產(chǎn)和培訓(xùn)效率。
基于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)管理方法，將建立一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能發(fā)酵生態(tài)系統(tǒng)。如果你也在探索數(shù)字孿生如何加速工藝開(kāi)發(fā)，歡迎你與我們積極合作。