Supporting Adaptability in Agent-Based Digital Healthcare Ecosystem (2011)
Acest articol dezvoltă direcția Digital Healthcare Ecosystem într-un punct esențial: trecerea de la modelarea conceptuală a ecosistemului la mecanisme concrete de adaptare, evoluție și reconfigurare a serviciilor digitale de sănătate. El introduce o abordare inspirată biologic, bazată pe agenți, organisme virtuale și habitate, prin care ecosistemul digital poate reflecta realitatea, poate genera soluții noi în mediul virtual și le poate întoarce apoi în real sub forma unor servicii e-health mai bine adaptate.
Repere bibliografice
Autori:
Victor Rentea, Fabrizio L. Ricci, Luca Dan Șerbănați, Andrei Vasilăteanu
Titlu:
Supporting Adaptability in Agent-Based Digital Healthcare Ecosystem
Publicare:
COGNITIVE 2011: The Third International Conference on Advanced Cognitive Technologies and Applications
An: 2011
Pagini: 104–109
Editură / serie: IARIA
ISBN: 978-1-61208-155-7
Figurile articolului
Miniaturi (click pentru mărire)
Fig. 1. Ecosistemul digital de sănătate: entități reale proiectate în virtual, artefacte, agenți și relațiile lor.
Fig. 2. „Real to Virtual to Real”: schema celor trei bucle de control dintre realitate și virtual.
Fig. 3. Organisme virtuale în rețeaua de habitate: avatar, habitat, migrare, fitness landscape și structură internă a unui VO.
Fig. 4. Algoritmul de propagare a unui agent de succes prin habitate și întărirea conexiunilor dintre ele.
Aport conceptual
Articolul aduce în prim-plan ideea că un Digital Healthcare Ecosystem nu este doar o reprezentare statică a domeniului medical, ci un mediu capabil să susțină adaptarea continuă a serviciilor digitale.
Noutatea sa constă în combinarea a patru linii:
- continuitatea îngrijirii pe dimensiuni informaționale, manageriale și relaționale;
- paradigma agenților și a ecosistemelor digitale;
- o concepție biomimetică despre evoluția serviciilor software;
- un model de trecere continuă între lumea reală și lumea virtuală.
În raport cu textul mai general despre ecosistemul digital de sănătate, aici apare deja mecanismul intern al adaptării: avataruri, artefacte, organisme virtuale, habitate, migrare, selecție și învățare prin feedback.
Descriere
Acest articol marchează un pas important în evoluția cercetărilor mele asupra ecosistemului digital de sănătate. Dacă în lucrările anterioare accentul cădea mai ales pe structura informațională și pe reprezentarea digitală a stării de sănătate, aici centrul de greutate se deplasează spre adaptabilitate: cum poate un astfel de ecosistem să reacționeze la schimbarea normelor, a nevoilor clinice și a configurațiilor organizaționale.
Articolul pornește de la o constatare care rămâne valabilă și astăzi: sistemele clasice de informatică medicală au fost construite în jurul episoadelor acute de boală și al unor interacțiuni scurte între pacient și îngrijitor. Ele răspund greu cerințelor unei medicine centrate pe pacient, desfășurate pe termen lung, cu multiple instituții și actori implicați. De aceea este necesară o schimbare de paradigmă, în care continuitatea îngrijirii să fie susținută informațional, managerial și relațional.
În acest cadru, Digital Healthcare Ecosystem este conceput ca o lume virtuală aflată într-o legătură strânsă cu lumea reală. Realitatea este reflectată în virtual prin mecanisme de observare și reprezentare, iar virtualul poate acționa înapoi asupra realului prin propunerea sau implementarea unor soluții noi. Această mișcare este descrisă explicit drept un proces „real to virtual to real”, adică o succesiune de bucle de control între cele două lumi.
Un element esențial este distincția dintre tipurile de entități din ecosistem. Unele sunt proiecții ale unor entități reale, altele există numai în mediul virtual. În această arhitectură, avatarurile reprezintă actori reali și urmăresc scopurile acestora, în timp ce artefactele sunt proiecții pasive sau reactive ale unor resurse, aplicații, dispozitive ori obiecte. Pentru pacient, reflecția centrală în virtual rămâne Virtual Healthcare Record, adică o reprezentare cât mai completă și autorizată a stării sale de sănătate, a istoricului clinic și a proceselor de îngrijire.
Originalitatea propriu-zisă a articolului începe însă odată cu introducerea organismelor virtuale. Acestea nu sunt agenți proactivi în sensul clasic, ci structuri virtuale capabile să evolueze autonom în funcție de mediul în care trăiesc. Ele reprezintă componente software sau compoziții de servicii, descrise semantic și executabile într-o manieră de tip SOA. Fiecare organism trăiește într-un habitat, asociat unui avatar, iar habitatele formează o rețea distribuită, fiecare cu propriile condiții locale și propriul istoric de cereri.
Aici apare o idee foarte fertilă: ecosistemul nu generează software din nimic, ci evoluează soluții pornind de la componente deja existente. Cu alte cuvinte, creativitatea umană locală, materializată în servicii și aplicații disparate, devine materia primă pentru o evoluție globală. Organismele virtuale sunt selecționate, mutate, copiate, recombinate și evaluate în funcție de utilitatea lor. Astfel, ecosistemul poate să producă servicii mai potrivite contextului, mai eficiente și mai bine adaptate noilor cerințe.
În acest punct, articolul introduce o distincție importantă între genotip și fenotip. Genotipul unui organism virtual este codificarea fluxului de servicii pe care îl conține; fenotipul este comportamentul său efectiv în mediul de execuție: timp de răspuns, disponibilitate, cost, calitate, securitate. Această distincție este esențială, fiindcă aceeași compoziție software poate funcționa diferit în medii diferite. De aici rezultă și necesitatea unui mecanism de selecție mai fin, capabil să țină seama nu numai de structură, ci și de comportamentul contextual.
Spre deosebire de alte modele de ecosistem digital, aici nu este impus un singur algoritm genetic. Articolul admite explicit o pluralitate de mecanisme evolutive și introduce ideea unor engineer agents, agenți specializați în generarea aplicațiilor pe baza populației locale din habitat. Această deschidere este importantă: articolul nu închide arhitectura într-un singur procedeu, ci lasă loc pentru varietate și pentru diversificarea strategiilor evolutive.
Un alt punct remarcabil îl constituie migrarea organismelor virtuale între habitate. Organismele puternice pot fi copiate pentru a răspândi rapid soluții bune; cele mai slabe pot fi mutate, deoarece într-un alt context ele pot deveni utile. Astfel se evită blocarea într-un optim local și se menține diversitatea ecosistemului. Succesul migrației întărește legăturile dintre habitate, într-o manieră inspirată de învățarea hebbiană: legăturile utile se consolidează, cele inutile se slăbesc. Dintr-o rețea fixă se ajunge astfel la o rețea care învață din propria experiență.
Articolul insistă și asupra faptului că finalitatea ecosistemului digital nu este internă, ci orientată către realitate. Soluțiile evoluate în virtual devin utile numai atunci când pot modifica lumea reală sub forma unor servicii noi sau adaptate. Un exemplu discutat este adaptarea automată a aplicațiilor la schimbări legislative sau normative. O modificare de regulă poate fi „împinsă” în ecosistemul digital, unde avatarurile simt impactul asupra aplicațiilor existente și lansează procese de adaptare. În limite rezonabile, realitatea poate fi astfel protejată de complexitatea schimbării continue.
Din acest punct de vedere, articolul este una dintre lucrările în care conceptul de Digital Healthcare Ecosystem capătă o adevărată dinamică internă. Nu mai este vorba doar despre o infrastructură de integrare sau despre o schemă conceptuală, ci despre un mecanism de transformare capabil să susțină evoluția software-ului medical într-un mediu distribuit, heterogen și schimbător.
Locul articolului în traseul cercetării
În succesiunea lucrărilor mele din zona digital health, acest text ocupă un loc de legătură între modelarea ecosistemului și ideea de agentificare. El prelungește direcția deschisă de Virtual Healthcare Record și de lucrările introductive despre Digital Healthcare Ecosystem, dar merge mai departe decât acestea, deoarece încearcă să explice cum se poate obține efectiv adaptabilitatea unui asemenea sistem.
În același timp, articolul deschide în mod clar un drum care va duce mai târziu spre avataruri, gemeni digitali și forme mai bogate de inteligență distribuită în sănătate. Ideea de reprezentare a lumii reale în virtual, urmată de o reîntoarcere a virtualului în real prin influență și reconfigurare, anticipează una dintre axele majore ale cercetărilor mele ulterioare.
Privit retrospectiv, acesta este unul dintre textele în care ecosistemul digital de sănătate încetează să mai fie doar un cadru conceptual și începe să devină un mediu evolutiv. De aceea el merită plasat explicit în ramura DHE și, în același timp, folosit ca punct de trecere către etapele ulterioare, mai apropiate de agenți, avatari și digital twins.
Legături
