La configurazione del laboratorio virtuale ha utilizzato diversi LLM per progettare frammenti di anticorpi che potrebbero legarsi alla SARS-CoV-2.Credito: KTSDESIGN/Science Photo Library tramite Getty
Nel tentativo di automatizzare la scoperta scientifica utilizzando l’intelligenza artificiale (AI), i ricercatori hanno creato un laboratorio virtuale che combina diversi “scienziati dell’IA” – grandi modelli linguistici con ruoli scientifici definiti – che possono collaborare per raggiungere gli obiettivi stabiliti dai ricercatori umani.
Il sistema, descritto in una prestampa pubblicata su bioRxiv il mese scorso1è stato in grado di progettare frammenti di anticorpi chiamati nanocorpi in grado di legarsi al virus che causa il COVID-19, proponendo quasi 100 di queste strutture in una frazione del tempo che impiegherebbe un gruppo di ricerca composto esclusivamente da esseri umani.
I ricercatori hanno creato uno “scienziato dell’intelligenza artificiale”: cosa può fare?
“Questi agenti di intelligenza artificiale di laboratorio virtuale hanno dimostrato di essere abbastanza capaci di svolgere molti compiti”, afferma il coautore dello studio James Zou, biologo computazionale presso la Stanford University in California. “Siamo davvero entusiasti di esplorare il potenziale del laboratorio virtuale in diversi ambiti scientifici.”
L’esperimento “rappresenta un nuovo paradigma per prendere l’intelligenza artificiale come collaboratori, non solo come strumenti”, afferma Yanjun Gao, che ricerca le applicazioni sanitarie dell’intelligenza artificiale presso l’Anschutz Medical Campus dell’Università del Colorado ad Aurora. Ma aggiunge che il contributo umano e la supervisione sono ancora cruciali. “Non penso che in questa fase possiamo fidarci completamente dell’intelligenza artificiale per prendere decisioni.”
IA interdisciplinare
Scienziati di tutto il mondo hanno esplorato il potenziale dei modelli linguistici di grandi dimensioni (LLM) per accelerare la ricerca, inclusa la creazione di uno “scienziato dell’intelligenza artificiale” in grado di svolgere parti del processo scientifico, dalla generazione di ipotesi e progettazione di esperimenti alla stesura di documenti. Ma Zou afferma che la maggior parte degli studi si sono concentrati sull’applicazione dei LLM per esperimenti con una portata ristretta, piuttosto che esplorarne il potenziale nella ricerca interdisciplinare. Lui e i suoi colleghi hanno creato il laboratorio virtuale per combinare competenze provenienti da diversi campi.
Hanno iniziato formando due LLM per il loro team virtuale: il ricercatore principale (PI) a capo del team, che ha esperienza nell’intelligenza artificiale per la ricerca, e un “critico scientifico” per individuare errori e sviste di altri LLM durante tutto il processo. Gli autori hanno dato a questi LLM un obiettivo – progettare nuovi nanocorpi per colpire il virus SARS-CoV-2 – e hanno incaricato loro di sviluppare altri LLM che potessero raggiungerlo.
“Un momento fondamentale”: gli scienziati usano l’intelligenza artificiale per progettare anticorpi da zero
L’investigatore ha quindi creato e formato altri tre agenti scienziati dell’intelligenza artificiale per supportare gli sforzi di ricerca. Ciascuno di questi “scienziati” è stato formato in una particolare disciplina: immunologia, biologia computazionale o apprendimento automatico. “Questi diversi agenti avrebbero competenze diverse e lavorerebbero insieme per risolvere diversi tipi di problemi scientifici”, afferma Zou.
Gli agenti IA hanno lavorato in modo indipendente sui compiti assegnati dal PI virtuale, come il calcolo dei parametri o la scrittura del codice per un nuovo modello di apprendimento automatico. Potrebbero anche utilizzare altri strumenti di ricerca sull’intelligenza artificiale, come gli strumenti di progettazione delle proteine AlphaFold e Rosetta. Un ricercatore umano ha guidato i LLM attraverso regolari “riunioni di gruppo” per valutare i loro progressi.
