Scienze della vita e informazione: la frontiera della complessità
Una delle caratteristiche essenziali degli organismi viventi – oltre all’avere un ciclo di nascita-crescita-morte, all’interagire con l’ambiente, al riprodursi, ecc. – è l’essere dei depositari di informazione. Gli esseri viventi, sia per via del materiale genetico che trasportano sia per la loro architettura allo stesso tempo complessa e ordinata, sono dei picchi di densità informativa rispetto all’ambiente non-vivente che li circonda. Questa caratteristica sta oggi diventando sempre più importante, visto che può interagire in modo significativo con l’informatizzazione crescente di numerose discipline scientifiche, la crescente sofisticazione degli strumenti di elaborazione dei dati e, più in generale, con l’incremento delle capacità computazionali disponibili.
Nuove discipline come la biologia dei sistemi cercano ad esempio di comprendere l’evoluzione e le proprietà emergenti di cellule e organismi tramite l’analisi delle reti e delle unità biologiche sottostanti, spesso tramite l’utilizzo di sistemi computazionali e statistici avanzati. Approcci quantitativi già utilizzati da anni, come nell’ambito della bioinformatica e della biologia matematica, oggi dispongono di strumenti sempre più evoluti. Discipline più tradizionali come le neuroscienze stanno accelerando e, per definizione, si intersecano profondamente con l’analisi della dinamica delle reti e con la distribuzione ed elaborazione di informazioni. Un processo che è stato amplificato enormemente anche vista la convergenza con gli sviluppi dell’intelligenza artificiale, che tramite le reti neurali e le acquisizioni più recenti del deep learning ha utilizzato spesso metafore tratte dalla conoscenza dei sistemi neurobiologici. Un altro esempio interessante emerge tramite le discipline ecologiche, dove l’interdipendenza tra gli organismi viventi e il loro ambiente può essere sempre di più analizzata tramite strumenti quantitativi e tenendo conto della molteplicità di linee di interazione.
Più in generale, con la crescita della conoscenza puntuale del genoma, del trascrittoma, del proteoma e delle altre unità di base degli organismi, la sfida diventerà sempre di più quella di decodificare le interazioni e le reti che connettono questi elementi, sfida che può essere risolta solo tramite una fusione profonda della biologia con la capacità di costruire modelli, simulazioni e rappresentazioni matematico-statistiche.
Questi motivi possono farci pensare che il futuro delle scienze della vita sarà strettamente legato al futuro delle tecnologie dell’informazione, sia dal punto di vista del software che dell’hardware. Ad esempio, l’avanzamento delle tecniche di intelligenza artificiale ha contribuito ad affrontare alcuni dei problemi più complessi della biologia molecolare, si pensi al ruolo di AlphaFold di Deep Mind per la tematica dell’avvolgimento delle proteine. Oppure al fatto che nuovi paradigmi di elaborazione dell’informazione, come la computazione quantistica, potrebbero potenzialmente generare simulazioni in ambito biochimico e risolvere problemi di ottimizzazione che con le tecnologie attuali sarebbero impossibili da affrontare.
E’ molto difficile fare previsioni su quali metodi ed approcci avranno veramente successo, tuttavia è possibile prepararsi per affrontare queste sfide al meglio. In tal senso, uno dei capisaldi sarà la capacità di formare professionisti con competenze trasversali e interdisciplinari, così come la capacità di costruire dei team – nella ricerca, nelle imprese, nelle istituzioni – che siano in grado di integrare competenze differenti e fondere al loro interno discipline che per ragioni storiche e metodologiche sono in passato state distanti. Attraversare la frontiera della complessità richiede apertura e capacità di ricombinare persone, competenze, tecnologie.
Raffaele Mauro
Co-Founder & General Partner Primo Space
