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L’IA per la simulazione dei processi biologici
19. settembre 2024Un team di ricerca dell’Istituto di Intelligenza Artificiale dell’Università di Medicina di Vienna e del centro di ricerca per la medicina molecolare CeMM ha dimostrato che un modello linguistico di grandi dimensioni come GPT-4, noto per il suo utilizzo in ChatGPT, può essere utilizzato efficacemente come simulatore di sistemi biologici. Il team, guidato da Matthias Samwald e Christoph Bock, ha verificato l’ipotesi che la simulazione passo-passo di processi biologici e medici con GPT-4 porti a risultati migliori.
I ricercatori hanno sviluppato “SimulateGPT”, un metodo di simulazione basato sulla conoscenza attraverso input strutturati in GPT-4 che è stato testato in vari scenari – come esperimenti sui topi, supporto nel trattamento della sepsi, previsione di geni essenziali nelle cellule tumorali e sopravvivenza libera da progressione dei pazienti oncologici – e convalidato da esperti. Il metodo è stato concepito per la ricerca di base e non è destinato all’uso clinico.
“Questo studio dimostra che modelli linguistici di grandi dimensioni come GPT-4 potrebbero dar vita a una nuova classe di simulatori biomedici”, afferma Matthias Samwald. “Le simulazioni basate sul testo sono particolarmente adatte per la modellizzazione e la comprensione dei sistemi viventi, poiché il testo e il linguaggio apportano la flessibilità e l’interpretabilità necessarie per descrivere la complessità della biologia”.
I modelli linguistici come GPT-4 sono solitamente guidati da input testuali per eseguire compiti specifici o risolvere problemi. Rispondono quindi direttamente a domande semplici ma hanno difficoltà a risolvere scenari più complessi, che sono comuni in biomedicina. Gli scienziati hanno configurato GPT-4 con input strutturati e istruzioni specifiche in modo che simulasse dettagliatamente scenari dati con il testo, e hanno scoperto che questo simulatore basato su GPT-4 ha ottenuto risultati significativamente migliori. Gli esperti biomedici hanno preferito le previsioni di SimulateGPT alle risposte dirette di GPT-4 negli esperimenti. SimulateGPT ha anche migliorato l’accuratezza della determinazione dei geni essenziali nelle cellule tumorali e la previsione della sopravvivenza libera da progressione dei pazienti oncologici rispetto alle risposte di GPT-4 convenzionale. I risultati del team di ricerca sono stati pubblicati sulla rivista “Computers in Biology and Medicine”.
CeMM - ricerca interdisciplinare all’avanguardia
Il CeMM Research Center for Molecular Medicine è un istituto di ricerca interdisciplinare dell’Accademia Austriaca delle Scienze che mira a far progredire la comprensione delle malattie umane attraverso la ricerca di base e biomedica. È ospitato in un edificio su misura nel cuore del campus dell’Università di Medicina di Vienna e si concentra sulla scienza pionieristica per far progredire la medicina precisa, personalizzata, predittiva e preventiva del futuro.