Riassunto:
Microsoft Research ha recentemente rilasciato ufficialmente un sistema di ricerca sull'intelligenza artificiale chiamato Quine, definendolo un "modello mondiale biologico" per il campo delle scienze della vita. Il sistema è progettato per aiutare gli scienziati a comprendere meccanismi biologici complessi, accelerare il processo di scoperta di farmaci e promuovere progressi nella ricerca su malattie importanti come il cancro.
Microsoft ha dichiarato che negli ultimi decenni l'azienda ha continuato a investire nella ricerca nel campo della biologia computazionale, coprendo immunologia, virologia, genomica, imaging biomedico, biologia cellulare e ingegneria delle proteine. Poiché la ricerca nelle scienze della vita diventa sempre più complessa, i modelli tradizionali spesso possono gestire solo i dati in un singolo campo, mentre i sistemi biologici reali implicano interazioni a più livelli come geni, proteine, cellule e tessuti. Pertanto, il team di ricerca voleva costruire un sistema in grado di eseguire inferenze su diverse scale e tipi di dati.
Quine è composto da due parti principali. Uno è il modello del mondo biologico, che può essere addestrato congiuntamente su più tipi di dati come genomi, proteine, molecole chimiche, RNA, stati cellulari e immagini biologiche per stabilire un quadro unificato di rappresentazione della conoscenza. La seconda è una piattaforma di ricerca interattiva che collega letteratura scientifica, strumenti sperimentali, modelli di ragionamento, laboratori e gli stessi ricercatori scientifici per formare un ciclo completo e chiuso di ricerca scientifica.
Microsoft ritiene che Quine non venga utilizzato per sostituire gli esperimenti, ma per aiutare gli scienziati a selezionare e dare priorità alle potenziali direzioni di ricerca prima di investire risorse sperimentali costose e dispendiose in termini di tempo. Il sistema può prevedere il probabile impatto di un intervento sulla base delle conoscenze esistenti, migliorando così l’efficienza della progettazione sperimentale.
Quine viene utilizzato per studiare l'adenocarcinoma duttale pancreatico in uno studio collaborativo con il Broad Institute dell'Università di Harvard e il MIT. Il gruppo di ricerca ha cercato di testare un'ipotesi consolidata da tempo secondo cui il comportamento del tumore e la risposta ai farmaci sono influenzati non solo da fattori genetici ma anche da cambiamenti negli stati cellulari.
Utilizzando Quine, i ricercatori hanno analizzato e classificato migliaia di composti candidati per trovare quelli con maggiori probabilità di spingere le cellule tumorali in uno stato terapeutico più favorevole. La successiva validazione di laboratorio ha dimostrato che i composti candidati ad alta priorità selezionati dal sistema hanno effettivamente prodotto gli effetti attesi più significativi.
Microsoft ha rivelato che il lavoro di screening e verifica dei composti, che in passato avrebbe potuto richiedere mesi per essere completato, è stato completato in un solo fine settimana con l'assistenza di Quine, dallo screening alla verifica sperimentale, abbreviando significativamente il ciclo di ricerca e riducendo i costi di ricerca e sviluppo.
Durante il processo di ricerca è emersa anche una scoperta inaspettata. Oltre a testare le ipotesi esistenti, Quine predisse che alcuni dei composti avrebbero guidato le cellule tumorali in un terzo stato cellulare su cui non si era precedentemente focalizzato, e successivi risultati sperimentali confermarono questa previsione. I ricercatori ritengono che ciò dimostri che l’intelligenza artificiale può non solo accelerare il processo sperimentale, ma anche potenzialmente aiutare gli scienziati a scoprire nuove leggi biologiche.
Contemporaneamente, Microsoft ha lanciato il programma di ricerca Quine Fellows, invitando i ricercatori nei campi delle scienze della vita e della medicina a partecipare all'utilizzo di questo sistema e a fornire feedback al team Microsoft. L'azienda spera di continuare a migliorare le capacità del modello attraverso scenari di ricerca scientifica reali ed esplorare direzioni applicative più pratiche.
Microsoft sottolinea che Quine è ancora una tecnologia di ricerca scientifica sperimentale ed è destinata esclusivamente a scopi di ricerca e non è adatta alla diagnosi clinica o al processo decisionale medico. Le conclusioni generate dal sistema devono essere riviste da ricercatori professionisti e verificate attraverso esperimenti reali prima di poter essere adottate. Con la futura maturazione della tecnologia, Microsoft prevede di espandere gradualmente l'ambito di utilizzo delle tecnologie correlate attraverso piattaforme come Microsoft Discovery.
Poiché l'intelligenza artificiale è sempre più coinvolta nella ricerca scientifica, Microsoft ritiene che sistemi come Quine diventeranno una parte importante della futura infrastruttura di ricerca scientifica. Integrando strettamente il ragionamento computazionale con la verifica sperimentale, gli scienziati potrebbero essere in grado di completare l’intero processo, dal porre domande al fare scoperte più rapidamente, accelerando così lo sviluppo di nuovi farmaci e l’innovazione nelle scienze della vita.
Ulteriori informazioni:
https://www.microsoft.com/en-us/research/blog/introducing-quine-an-ai-research-system- Designed-for-the-complexity-of-biology/
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