НАСА и цифровые двойники превратили борьбу с диабетом в симулятор жизни без риска

Американские учёные представили интерактивную систему управления сахарным диабетом 1 типа, в которой классическая искусственная поджелудочная железа дополнена передовыми технологиями моделирования. Разработка получила название Adaptive Biobehavioral Control (ABC) и уже продемонстрировала заметное улучшение контроля уровня глюкозы в крови у пациентов, участвовавших в клинических испытаниях.

Система создана специалистами из Университета Виргинии под руководством профессора Бориса Ковачева, возглавляющего Центр технологий диабета. В её основе — идея, что эффективное лечение возможно лишь тогда, когда автоматизация сочетается с индивидуальным подходом к физиологии и поведению конкретного человека.

Ключевым элементом ABC стал цифровой двойник пользователя — персонализированная виртуальная модель, способная имитировать работу его метаболической системы в разных ситуациях. Такой подход позволяет заранее протестировать любые изменения настроек устройства без риска для здоровья. Пользователь может, к примеру, смоделировать новый режим ночной подачи инсулина и посмотреть, как организм потенциально отреагирует, прежде чем применять настройки на практике.

Параметры искусственной поджелудочной корректируются каждые две недели. В алгоритм встроены механизмы, отслеживающие динамику обменных процессов и поведенческие шаблоны пациента — от изменения режима питания до уровня физической активности. Благодаря этому система становится по-настоящему адаптивной: она не только подстраивается под пользователя, но и «учится» вместе с ним.

Разработка опирается на технологию digital twin (цифровой близнец), впервые применённую NASA во время программы «Аполлон» в 1960-х. Тогда цифровые модели позволяли имитировать поведение космических аппаратов в условиях, приближённых к реальности. Сегодня тот же принцип используется для воссоздания внутренних процессов организма.

Вместо опасных экспериментов с образом жизни — виртуальная среда, в которой можно опробовать любые гипотезы: как изменится сахар, если перед тренировкой уменьшить дозу? Что произойдёт при смене графика приёма пищи? Всё это теперь можно выяснить заранее, не подвергая организм риску.

Шестимесячное клиническое исследование подтвердило эффективность подхода. Участники, использовавшие ABC, провели в безопасном диапазоне уровня сахара 77% времени — против 72% у тех, кто применял обычную систему. Кроме того, у них снизился средний показатель гликированного гемоглобина (A1c) с 6,8% до 6,6%, что указывает на более стабильный долгосрочный контроль заболевания.

По словам Ковачева, даже самые современные автоматические системы не решают двух главных проблем: нестабильности днём — когда питание, физическая активность и стресс вызывают резкие скачки сахара — и эффекта «плато». Многие пользователи достигают первоначального улучшения, но затем застревают в диапазоне 70–75% времени в норме и не могут преодолеть этот рубеж.

ABC предлагает ответ на обе задачи. С одной стороны, цифровой двойник позволяет предвидеть, как конкретное поведение повлияет на систему. С другой — алгоритм адаптируется не только к физиологии, но и к тем микропривычкам, которые раньше оставались за кадром: от режима сна до характерных пищевых отклонений.

Такое взаимодействие — когда устройство и человек «учатся» друг у друга — создаёт эффект соадаптации. Это особенно важно при заболеваниях, где терапия требует постоянного участия пациента. Алгоритм перестаёт быть чёрным ящиком и становится партнёром, с которым можно выстраивать гибкое и понятное управление.

Причем потенциал технологии выходит далеко за рамки диабетологии. Концепция персонализированных моделей, способных прогнозировать поведение биологических систем, может применяться в архитектуре биотканей, регенеративной медицине, создании материалов нового поколения и даже в системах проектирования интерфейсов мозг-компьютер. Однако важно помнить, что развитие подобных систем должно учитывать вопросы безопасности при использовании медицинского оборудования .