Dassault Systèmes accelera con forza sulle Life Science: l’obiettivo dichiarato è che questo settore diventi il secondo business di riferimento per dimensioni, dopo quello della mobilità e dei trasporti. D’altra parte il comparto pharma, biotecnologie, nutraceutica, dispositivi biomedicali è in continua crescita, e vale quasi 760 miliardi di euro.
Nelle Life Science, la multinazionale francese ha un asso nella manica: il suo cavallo di battaglia nonché cuore dell’offerta, la piattaforma 3dExperience. È un software strutturato per la realizzazione dei digital twin: raccogliendo ed elaborando dati, si può dar vita alla rappresentazione virtualizzata di un oggetto e del contesto in cui questo si trova ad operare. Ciò consente di svolgere i test di qualità e performance prima che il bene sia lanciato sul mercato, e di inserire modifiche e innovazioni senza ricorrere a prototipi fisici. Si risparmiano, così, soldi e tempo. E si governa la complessità: si possono incrociare dati relativi a discipline molto diverse tra di loro. Ecco, Dassault Systèmes intende utilizzare questo metodo per realizzare un gemello digitale del corpo umano. Correlando informazioni provenienti da discipline mediche diverse, ad esempio ematologia e cardiologia, e dai trial clinici in corso o passati, si possono inventare nuovi farmaci, nuovi trattamenti.
Secondo Bernard Charlès, vice presidente e Ceo di Dassault Systèmes, il passo che la società sta compiendo è «dalle cose alla vita». Si tratta di applicare un metodo, le conoscenze e il know-how acquisiti nel mondo inorganico al mondo vivente. È parte «dell’ambizione dell’azienda, quella di armonizzare prodotti, natura e vita: è questa la raison d’être di Dassault Systèmes». Parole pronunciate nel corso della giornata di apertura di “Science in the Age of Experience”, evento virtuale organizzato dalla multinazionale con sessioni dal 13 ottobre al 10 novembre.
Il ruolo della piattaforma 3dExperience nel passaggio «dalle cose alla vita»
Come si è detto, la piattaforma 3DExperience ha un ruolo centrale nel passaggio «dalle cose alla vita». La platform è un software che consente alle imprese (ma anche a maker, inventori e start-up) di svolgere più attività: progettazione e servizi di modellazione 3D, gestione dei dati, collaborazione sociale, simulazione e indicizzazione dei Big Data in tutte le discipline aziendali, dall’ingegneria alle vendite; ma anche sistemi per sperimentare virtualmente l’utilizzo di un prodotto nel mondo reale. Queste capacità digitali sono state sviluppate negli anni con brand diversi, ad iniziare da Catia. Altri brand si sono aggiunti; ma alla fine sono stati tutti embeddati nella piattaforma. In pratica, tutte le funzionalità dei brand sono state integrate nello stesso software, tanto che l’utilizzatore non ha percezione di utilizzare un marchio o l’altro. Sono applicazioni del sistema. Comunque sia, i brand originari sono questi: 3DExcite, 3DVia, Biovia, Catia, Delmia, Enovia, Exalead, Geovia, Netvibes, Simulia, SolidWorks. Negli ultimi due anni, sono stati associati Centric Plm e Medidata.
In particolare, la piattaforma è strutturata per realizzare digital twin, e cioè rappresentazioni virtualizzate di un certo oggetto. Dal momento che il gemello digitale è la copia esatta di qualcosa di reale, sul primo si possono svolgere test per produrre modifiche e innovazioni, assicurare il più alto livello di qualità, e evitare che ci siano problemi di vario genere. Si può simulare il comportamento dell’oggetto in un certo contesto ambientale, di cui si imitano le condizioni. Ad esempio, si possono verificare le performance di un’auto nel deserto, sullo sterrato o sotto la pioggia. In Dassault Systèmes, per descrivere queste capacità della platform, si parla di “iperrealismo”.
Gradualmente, la 3DExperience si è diffusa nei settori aerospaziale e difesa, architettura, ingegneria e costruzioni, beni di consumo e vendita al dettaglio, beni confezionati al consumo e vendita al dettaglio, energia, processi e utility, servizi finanziari e commerciali, alta tecnologia, attrezzature industriali, scienze della vita, marine e offshore, risorse naturali e trasporti e mobilità. Le soluzioni offerte dalla piattaforma sono personalizzate in base ai complessi processi aziendali di settore. Prima ancora della realizzazione della piattaforma, la modellazione delle superfici in tre dimensioni era stata utilizzata quaranta anni fa per progettare i modelli nelle gallerie del vento; e successivamente, grazie ai prototipi digitali, era stato sviluppato il Boeing 777.
Per Charlès, come si è detto, la simulazione è un modo per gestire la complessità. L’analisi dei dati dell’oggetto e del contesto viene svolta in maniera «olistica», «multidisciplinare», perché si incrociano informazioni molto diverse, relative a competenze differenti: fisica, ingegneria, dinamica dei fluidi, elettronica e tanto altro. È questa la carta che Dassault Systèmes si gioca nelle Life Science. Cosa c’è di più complesso del corpo umano? Per capire, ad esempio, se una certa medicina o un certo trattamento clinico funzioneranno, non basta raccogliere ed elaborare informazioni su un certo organo: occorre farlo partendo dai dati relativi alle cellule, dai tessuti, e integrare nozioni concernenti le medicine e i trial clinici pregressi e in corso. E si devono utilizzare fonti concernenti discipline molto diverse: dermatologia, neurologia, cardiologia, endocrinologia, ematologia, farmacologia, genetica e pneumologia. Ecco, la piattaforma, come vedremo, consente di fare tutto questo.
Un tassello fondamentale nella strategia sulle Life Science di Dassault Systèmes: l’acquisizione di Medidata
L’acquisizione dell’americana Medidata Solutions è avvenuta a dicembre del 2019 al prezzo di 5,9 miliardi di dollari. È un’azienda tecnologica, che sviluppa e commercializza software per sperimentazioni cliniche: questo riguarda, ad esempio, la definizione del protocollo; la gestione del sito clinico, della raccolta delle evidenze scientifiche e dei report di laboratorio; l’acquisizione dei dati dei pazienti tramite moduli web; il monitoraggio della qualità e altro. I clienti di Medidata sono le aziende farmaceutiche, biotecnologiche e i produttori di dispositivi medici e diagnostici, oltre che i centri di ricerca e le università. Ma cosa aggiunge Dassault Systèmes all’attività di Medidata? Quest’ultima è diventato un brand della piattaforma 3dExperience, ed è la platform che consente – con l’elaborazione dei dati, l’intelligenza artificiale e la simulazione – di supportare l’intero processo di sviluppo di un trattamento clinico. Grazie ad essa, clienti e partner possono eseguire i loro studi molto più rapidamente, risparmiando tempo e soldi – in un settore in cui questa attività è particolarmente onerosa. E poi, è la piattaforma a incrociare i dati clinici, che vengono raccolti da fonti diverse. In pratica, analizzando le informazioni relative a migliaia e migliaia di test, anche in corso, l’intelligenza artificiale può aiutare a definire nuove forme di trattamento. Grazie a Medidata, sono stati sviluppati farmaci per una vasta gamma di malattie, anche rare, fornendo speranza a milioni di pazienti.
Casi pratici: il digital twin del cuore
Il cuore umano è un organo muscolare complicato, con atri, ventricoli, connessioni con l’aorta e le arterie, canali di calcio e di sodio per la polarizzazione e la depolarizzazione, e cioè per il meccanismo che produce lo stimolo alla contrazione. Nell’uomo adulto pesa tra i 250 e i 300 grammi, e misura circa 12 centimetri di lunghezza. Anche l’apparato in cui è inserito e di cui è, in un certo senso, il centro, è articolato. Questa complessità fisica, elettrica, meccanica, può essere valutata, elaborata e contenuta grazie alla piattaforma 3dExperience, che ha un approccio multidisciplinare e che consente di riprodurre al dettaglio non solo un modello perfetto di un cuore specifico, cioè appartenente ad un paziente particolare, ma anche tutte le funzioni che lo caratterizzano. Così, è più semplice determinare di quale eventuale patologia sia affetto. Il digital twin del cuore è utilizzato dal dottor David Hoganson, assistente di chirurgia pediatrica al prestigioso Boston Children Hospital, legato all’Harvard Medical School. Con questo sistema, ha spiegato Hoganson, «si può valutare con precisione il trattamento chirurgico prima dell’operazione. Si pensi che grazie alla platform abbiamo realizzato un polsino chirurgico che doveva sostituire una parte specifica del cuore e che si adattava perfettamente alle altre strutture dell’organo. L’operazione si è poi rivelata un successo».
Casi pratici: la virtualizzazione di flussi d’aria contaminata per la realizzazione di un ospedale
Un altro esempio di applicazione della virtual twin experience viene dalla Cina, da Wuhan. In tempi di Covid-19, il governo decise di costruire ospedali modulari con una rapidità che nel resto del mondo ha sorpreso tutti. Strutture complesse realizzate in settimane, e non in anni, come accade un po’ dovunque. C’erano da superare importanti problemi di logistica, ma anche un’altra questione: del virus si sapeva poco o nulla, tranne che si propagava anche tramite secrezioni respiratorie. Bisognava dunque evitare che i pazienti infetti diffondessero la malattia al personale medico e ad altri ricoverati per altre patologie. Si doveva peraltro salvaguardare le aree strategiche, come ad esempio la sala operatoria. Come fare? Della questione si è occupato il Central-South Architectural Design Institute cinese, che ha utilizzato il già citato Simulia per riprodurre, in forma virtualizzata 3D, i flussi d’aria contaminata. Sulla scorta di queste conoscenze, è stato definito un layout a ventilazione multipla, e tutto l’ospedale è stato realizzato per contenere il rischio.
L’innovazione aperta per combattere la pandemia: la piattaforma Open Covid-19
Dominare la complessità significa anche organizzare quella che Dassault Systèmes chiama “l’intelligenza collettiva”; che è, poi, l’open innovation. «Durante l’emergenza Covid-19 – ha affermato Charlès – abbiamo scoperto quante start-up intendevano contribuire con nuove soluzioni ad affrontare i problemi che erano emersi con la pandemia». Così, Dassault Systèmes ha dato vita ad una piattaforma, Open Covid-19, che consente ad una comunità aperta di ingegneri, scienziati, maker, designer, creatori e produttori di mettere insieme le forze, comunicando gli uni agli altri le proprie scoperte e le proprie ideazioni, e condividendo i propri modelli di design in 3D. Le adesioni sono arrivati da tutto il mondo, dagli Usa ai Paesi Bassi, dalla Francia all’India e al Regno Unito. Sono realizzati «progetti di innovazione aperti», caratterizzati dal fatto che il loro sviluppo si basa sulla collaborazione tra gli interessati, ognuno dei quali contribuisce con le proprie conoscenze e il proprio know-how. Gli esperti di Simulia, un software integrato nella piattaforma 3dExperience che permette la simulazione avanzata di strutture e fluidi, forniscono un supporto tecnico ai progettisti. Per ora, sono emerse diverse invenzioni, tra le quali i ventilatori che si stampano in 3D on demand e nuovi equipement sanitari a prezzi più bassi di quelli di mercato.
L’approccio trova applicazione anche nella mobilità sostenibile
L’approccio multidisciplinare consentito dalla piattaforma 3DExperience ha trovato applicazione nella progettazione di auto elettriche. Kerstin Schmidt è un ingegnere che lavora per la multinazionale tedesca ZF di Friedrichshafen: disegna sia la scocca che altri componenti integrati nei veicoli green, con l’obiettivo che questi possano ottenere la più alta autonomia. Uno dei problemi che intendeva superare era quello del surriscaldamento delle batterie, che ad alte temperature esprimono una minore potenza. Si è rivolta pertanto al battery engineer Klaus Weber, che studia le caratteristiche di alcuni materiali per ottenere le migliori performance di voltaggio e di durata delle batterie. Ha scoperto, sempre con tecniche di simulazione, che il costoso cobalto può essere sostituito da altri composti dotati di grande densità di energia. Ha comunicato la notizia alla Schnidt, e sulla scorta dei nuovi parametri è stata realizzata una nuova cella molto performante e già incorporata in un’auto green superveloce.
