如果將數(shù)字孿生技術(shù)和生物工藝結(jié)合起來，會發(fā)生什么樣的火花呢？
數(shù)字孿生這個話題我們此前也介紹過，它是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實的概念，可以被視為一個或多個重要的、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，直接對應(yīng)CPS所面對的產(chǎn)品、裝備和系統(tǒng)等對象。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)等新的計算能力進行數(shù)據(jù)處理任務(wù)。      
根據(jù)IBM的解釋，這項技術(shù)允許用戶為物理實體或流程開發(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)用與實驗應(yīng)用。雖然為細(xì)胞乃至人體構(gòu)建完整的生物學(xué)模型還有很長的路要走，但實驗應(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)也開始紛紛投身于這個極具前景的創(chuàng)新概念。迪必爾生物TJX團隊結(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)酵實驗）數(shù)字模型，并使用數(shù)據(jù)支持測試場景、進而協(xié)助用戶識別出潛在問題。這是個免費的模擬器，面向全球生物科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家免費開放。
TJX研發(fā)團隊認(rèn)為生命科學(xué)正經(jīng)歷一場由數(shù)字技術(shù)推動的變革。大量生物數(shù)據(jù)的產(chǎn)生對研究人員來說既是機遇又是壓力。生命科學(xué)正面臨從實驗驅(qū)動向數(shù)據(jù)驅(qū)動的轉(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)，無疑將為生命科學(xué)行業(yè)帶來無限機遇。但有限的時間與資源之下去適應(yīng)整個行業(yè)愈發(fā)復(fù)雜的基本現(xiàn)實，只會讓生命科學(xué)行業(yè)不堪重負(fù)。  
生物制品生產(chǎn)的現(xiàn)狀和未來的預(yù)期形成沖突，現(xiàn)有可用工具已經(jīng)無法支撐起生命科學(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)酵實驗工作方式大多依賴于手動，而且主要集中在非常簡單的實驗設(shè)計與分析層面，大多發(fā)酵實驗的數(shù)據(jù)分析工作都無法輕松高效的完成。發(fā)酵工程師只能利用有限的簡陋發(fā)酵罐工具完成工作，所有研究項目嚴(yán)重受到成本與資源的制約。也正因為如此，眾多工藝開發(fā)項目往往中道崩殂。 物理實驗的成本非常高，不斷試錯的過程且耗費了大量精力。如果我們能夠減少實際實驗的數(shù)量，同時讓發(fā)酵實驗更有針對性、更高效、更可能成功，就一定能讓生物工藝邁上新的臺階。

TJX“數(shù)字孿生模擬器”對于研發(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)年時間才能在完成相應(yīng)實驗后對數(shù)據(jù)進行分類與分析，但通過“數(shù)字孿生模擬器”后能夠同時建模多實驗設(shè)計展開測試。
 
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)虛擬實驗  
不同規(guī)模發(fā)酵實驗過程控制模擬
通過虛擬細(xì)胞培養(yǎng)實驗?zāi)芊浅？焖偈占瘮?shù)據(jù)，通過模擬器查看溫度、通氣控制策略、攪拌水平、pH值、以及補料策略不同組合的影響。

數(shù)據(jù)分析
進行多次模擬實驗，將結(jié)果進行比較，協(xié)助決定將使用哪些培養(yǎng)條件應(yīng)用在實際工藝開發(fā)或在大規(guī)模培養(yǎng)上實現(xiàn)最佳生產(chǎn)。  
綜合利用虛擬現(xiàn)實數(shù)字孿生體發(fā)酵實驗室，可節(jié)省大量的成本，大量的時間，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，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。
基于機器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)管理方法，將建立一個數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能發(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發(fā)，歡迎你與我們積極合作。