Digital Twins: simulação digital com IA

Cientistas do Laboratório de Pesquisa de Inteligência Artificial da Meta (Facebook), nos Estados Unidos, e do Laboratório de Engenharia e Modelagem Neuromecânica da Universidade de Twente, nos Países Baixos, desenvolveram um modelo de IA com o uso de Digital Twins (Gêmeos Digitais), denominado MyoSuite, capaz de replicar movimentos precisos e complexos do corpo humano.

A partir disso, abordaremos neste post os Digital Twins e os principais setores de aplicação dessa tecnologia, apresentando o funcionamento do MyoSuite e seus impactos na área da saúde.

O que são Digital Twins?

O Digital Twins, também conhecido como Gêmeos Digitais, são réplicas virtuais criadas com o objetivo de simular objetos ou pessoas do mundo real com a maior proximidade com a realidade. Essa tecnologia vem sendo aplicada em diversos setores, pois possui um alto nível de detalhamento e aplicabilidade. Assim, possibilita a execução de diversos testes em simulações, evitando que sejam desperdiçados recursos financeiros e vitais. São diversas as áreas que podem se beneficiar com essa tecnologia, por exemplo: Forças Armadas, medicina, perfuração de petróleo e eletrônica aplicada.

Digital Twins – MyoSuite

O uso da modelagem e simulações são essenciais para as tecnologias da saúde humana. Isso se deve à segurança, economia de recursos e à possibilidade de personalização de tratamentos.

Diante disso, o Laboratório de Pesquisa de Inteligência Artificial da Meta, em parceria com o Laboratório de Engenharia e Modelagem Neuromecânica da Universidade de Twente, desenvolveu o MyoSuite.

O sistema consiste em um conjunto de modelos e tarefas musculoesqueléticas que permitem a aplicação de Machine Learning para resolver problemas de controle biomecânico, não sendo apenas uma abordagem virtual com o uso de Digital Twins, mas também para a realização de simulações em dispositivos musculoesqueléticos que interagem fisicamente com exoesqueletos sofisticados.

MyoSuite simulando a ativação de tendões da mão direita. Imagem: Reprodução/Meta AI).

Funcionamento do MyoSuite

Ademais, o sistema é uma ótima referência de desenvolvimento, devido aos modelos musculoesqueléticos aplicados ao MyoSuite apresentaram uma velocidade 4 mil vezes maior do que outros simuladores. Esse sistema tem um método de aprendizagem que permite a unificação de inteligência motora e neural.

O comportamento do corpo humano possui um alto grau de complexidade por existir uma grande quantidade de terminações nervosas, sistemas e detalhamentos na estrutura corporal. Portanto, a necessidade de um grau de conhecimento e precisão é essencial para a construção de um modelo aplicável para o ecossistema motor e neural de uma IA com alto grau de proximidade entre o real e o virtual. Outrossim, deve-se levar em consideração uma série de fatores biológicos que são importantes para a otimização do modelo “gêmeo” ao original.

O sistema desenvolvido é rico em detalhes e eficiente por possuir uma boa responsividade às perturbações e reações que possam eventualmente acontecer, tal como acontece com o nosso corpo naturalmente.

O MyoSuite é capaz de realizar a simulação de fenômenos biológicos, por exemplo: fadiga muscular, sarcopenia muscular, ruptura do tendão e reafirmação do tendão.

Com o avanço do desenvolvimento do sistema, o MyoSuite possui perspectivas para a simulações na robótica a fim de auxiliar na recuperação de pessoas debilitadas ou acidentes que causam alguma debilitação.

Ilustração de recuperação de modelo neuromotor. (Imagem: University of Twente, 2022)

Digital Twins – Considerações finais

O MyoSuite é um dos exemplos de avanço da IA no nosso cotidiano que soluciona problemas em que há poucos anos nem imaginávamos que seriam possíveis de resolvê-los de forma tão sofisticada. Desse modo, podemos ficar entusiasmados com o avanço desse sistema, pois os cientistas do Laboratório Meta pretendem desenvolver modelos virtuais de avatares que possam replicar movimentos mais realistas, sendo um ótimo salto para os entusiastas do Metaverso.

Fontes

1. University of Twente.
2. https://tech.fb.com/artificial-intelligence/2022/05/myosuite/

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