1. Esplora - Come l'IA Comprende la Biologia?
In questa sezione, agli studenti viene introdotta l’idea fondamentale che l’Intelligenza Artificiale (IA) non comprende la biologia nello stesso modo in cui lo fanno gli esseri umani. Invece, l’IA interpreta i sistemi biologici attraverso dati, schemi e rappresentazioni matematiche.
Lo scopo di questa fase di Esplorazione è aiutare gli studenti a costruire una base concettuale su come le informazioni biologiche vengano trasformate in dati digitali e su come i sistemi di IA imparino a riconoscere strutture, relazioni e regolarità all’interno di tali dati.
1.1 La biologia come dati: dai sistemi viventi alle informazioni digitali
Tradizionalmente, la biologia si concentra sullo studio dei sistemi viventi come cellule, tessuti, organi, organismi ed ecosistemi. Con il rapido sviluppo delle tecnologie digitali, questi sistemi viventi sono sempre più rappresentati come dati che possono essere archiviati, elaborati e analizzati dai computer.
Dal punto di vista dell’Intelligenza Artificiale:
- Il DNA è rappresentato come lunghe sequenze di lettere (A, T, C, G), ad esempio, l’IA analizza le sequenze per prevedere motivi regolatori o siti di splicing.
- Le proteine sono descritte come catene di amminoacidi e strutture 3D, ad esempio, il modello AlphaFold determina la forma 3D di una proteina a partire dalla sua sequenza, consentendo la progettazione di nuove proteine per i farmaci.
- Le immagini microscopiche diventano dati visivi basati su pixel.
Le interazioni biologiche vengono trasformate in reti e modelli, ad esempio, reti di regolazione genica in cui l’IA identifica “chi regola cosa” tra geni e molecole di segnalazione.
I sistemi di IA non osservano direttamente la vita; invece, lavorano con rappresentazioni digitali dei processi biologici. Elaborando grandi volumi di dati biologici, l’IA può identificare relazioni e schemi che sono difficili o impossibili da rilevare manualmente per gli esseri umani.
Idea chiave per gli studenti:
Dal punto di vista dell’IA, la biologia diventa una combinazione di informazione, struttura e relazioni.