LIFE SCIENCES Die Zukunft der Simulation

Hakizumwami Birali Runesha, Leiter für wissenschaftliches Computing im Büro des Vice President for Research and National Laboratories der Universität Chicago, hat über 18 Jahre Erfahrung im High-Performance-Computing (HPC) und in wissenschaftlicher Software-Entwicklung. Runesha ist ausgebildeter Hoch- und Tiefbauingenieur. Sein Bestreben, Simulationstechnologie auf Probleme der Biowissenschaften anzuwenden, entwickelte sich bereits in seiner früheren Stellung als Direktor für den Fachbereich wissenschaftliches Computing und Anwendungen an der Universität Minnesota.

Compass: Wie beeinflussen Simulation und High-Performance-Computing (HPC) die Produktentwicklung in Life Sciences heute?

H.B. RUNESHA: Seit ungefähr fünf Jahren interessiere ich mich dafür, welche Rolle HPC in Life Sciences spielen könnte, ins­besondere für die Entwicklung von Medizin­produkten. Im Bundesstaat Minnesota gibt es eine Vielzahl von Unternehmen, die Medizintechnik herzustellen. Zusammen mit meinen dortigen Kollegen hatten wir die Vision, simulationsbasierte tech­nische Verfahren für die Entwicklung und Optimierung von Medizinprodukten zu nutzen. Durch die Leistungsfähigkeit von Computerhardware, Magnetresonanztomographie (MRT) und anderen bildgebenden Verfahren wird es immer leichter, 3D-Re­konstruktionen zu erstellen und so den Weg freizumachen für patientenspezifische Ansätze um das Design der Geräte zu verbessern. Mit Hilfe von Simulation kann man Abertausende Parameterstudien durchgehen und diese verfeinern, bevor man den ersten Prototypen erstellt. Durch meinen Hintergrund als Hoch- und Tiefbauingenieur war ich fasziniert davon, was Luft- und Raumfahrtunternehmen und Automobilhersteller durch Simulation bei der technischen Entwicklung von Flugzeugen und Autos erreichen konnten. Die gleichen Prinzipien lassen sich auch auf Life Sciences anwenden. In den nächsten Jahren werden Simulation und HPC bei der technischen Entwicklung und Optimierung von medizintechnischen Geräten eine große Rolle spielen. Meiner Meinung nach wird Simulation für alle Aspekte der Produktentwicklung im  Bereich Life Sciences von Bedeutung sein. 

Welche Rolle wird Simulation beispielsweisein den Bemühungen der US-amerikanischen Aufsichtsbehörde für Lebensmittel und Arzneimittel FDA im Rahmen des Projekts Innovation Pathway spielen, das zum Ziel hat, Patienten schneller mit qualitativ besseren und sichereren Produkten zu versorgen?

H.B.R: Es dauert sehr lange, bis ein Produkt das gesamte Genehmigungsverfahren durchlaufen hat. Zeiteinsparungen würden eine schnellere Markteinführung eines Produktes ermöglichen. Dank Fortschritten in der Entwicklung von Algorithmen und in der Computerhardware kann man hoch­auflösende Simulationen durchführen, die sehr verlässliche Ergebnisse bringen. Es sind immer noch viele Modelle zu validieren, das Verfahren selbst birgt jedoch eine Menge Potenzial, um mit einigen der bereits validierten Tools über eine Verbesserung des Zulassungsverfahrens durch Simulation nachzudenken, anstatt einfach nur experimentelle Ansätze zu verfolgen. Computerberechnungen sind zur dritten Säule der Wissenschaft geworden, neben Experiment und Theorie. Sie sind dabei, sich als verlässliche und praktikable Methode zu etablieren. Wenn sich die Unternehmen auf einen grundlegenden Rahmen einigen können, der dem entspricht, was der FDA wichtig ist, dann können wir damit anfangen, einige der Verfahrensschritte zu eliminieren. Das größte Hindernis ist dabei die Kultur der Veränderung, also die Frage, wie man diese Unternehmen davon überzeugen kann, HPC zu nutzen.

Welchen Zusammenhang sehen Sie zwischen Simulation und Innovation?

H.B.R:  Wenn Sie ein Werkzeug in die Hand gedrückt bekommen, das es Ihnen erlaubt, Fehler zu machen... Ideen direkt auszuprobieren... dann werden Sie kreativer. Wenn Sie Ingenieur sind, kann Ihnen Ihr Chef nicht jedes Mal, wenn Sie eine neue Idee haben, eine Million Dollar zum Aus­probieren geben. Mit Ihrer Simulationssoftware dagegen können Sie testen, ob Ihre Idee sinnvoll ist, ohne das ganze Geld ausgeben zu müssen. Das ist der ganze Kern der Innovation – die Beantwortung der ‘Was wäre wenn’-Fragen. Kann man Dinge ausprobieren? Kann man Dinge testen? Kann man es sich leisten, kühne Thesen zu formulieren? Wenn Sie Dinge ausprobieren, stoßen Sie auf neue Fragen... Sie machen mehr Erfahrungen. All das ist wirklich entscheidend.

von Lisa Roner Zurück zum Seitenbeginn
von Lisa Roner
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