intelligenza artificiale

Cuore, biologia, matematica:
nuovi “intrecci” informatici
nel nome del sommo Eulero

Data di pubblicazione Domenica 29 agosto 2021 Tempo di lettura circa 4 minuti di lettura

Dedicato al grande matematico svizzero il nuovo istituto dell’USI, diretto da Rolf Krause, che vuole diventare uno "snodo" fra diverse discipline. L’ambizione: applicare i metodi computazionali alle scienze della vita, a quelle sociali, naturali e ambientali, all’economia e all’ingegneria
di Michela Perrone

Un istituto dedicato a Eulero non può che porre al centro la matematica (Eulero, lo ricordiamo, nato nel 1707 a Basilea e morto nel 1783 a San Pietroburgo, è stato uno dei più importanti matematici europei). L’obiettivo del Centro inaugurato a Lugano alcuni mesi fa, però, è ancora più ambizioso e intende applicare i metodi computazionali alle scienze della vita, a quelle sociali, naturali e ambientali, all’economia e all’ingegneria. «L’intenzione è quella di creare un centro interdisciplinare in cui possano collaborare tecnici informatici, medici, biologi, matematici e così via – afferma Rolf Krause, direttore del neo-istituto. – Il nodo centrale è la cooperazione tra i diversi campi: riuscire a mettere insieme persone con background differenti e farli lavorare su progetti basati sull’analisi dei dati e sull’intelligenza artificiale».

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L’Istituto Eulero fa parte dell’USI, l’Università della Svizzera italiana, e vanta partner nazionali e internazionali: «Vogliamo che i colleghi possano usare la nostra capacità di calcolo e le nostre competenze per sviluppare al meglio i loro progetti - aggiunge Krause. - Dodici anni fa abbiamo creato l’istituto di Computational Science, che è cresciuto molto negli anni. Abbiamo visto che alcuni ricercatori erano più interessati alla parte matematica e alla parte legata alle scienze naturali del nostro lavoro, altri a quella informatica. L’idea dell’istituto Eulero è proprio quella di allargare la platea di possibili discipline che possono collaborare, coinvolgendo anche le scienze biomediche». Per Krause, di origine tedesca, «il Ticino è un ottimo luogo per la ricerca. Tuttavia, a volte il panorama, seppur ricco, è un po’ frammentato. Con l’Istituto Eulero abbiamo cercato di creare un terreno comune per ridurre la dispersione».
In una tale Babele di competenze, «la sfida più importante riguarda la comunicazione interdisciplinare – ammette Krause. – Ciascuno specialista deve riuscire a parlare agli altri. Non sempre è semplice, ma pensiamo sia il vero valore aggiunto dell’Istituto».
L’Istituto Eulero permette anche di cofinanziare progetti e borse di dottorato multidisciplinari: «Una parte del budget - precisa Krause - è destinata a questo (un iter normalmente è complesso da organizzare per l’università)».

I CUORI VIRTUALI - Simone Pezzuto lavora nel Centro di Cardiologia computazionale che oggi è sotto il cappello dell’Istituto Eulero: «Ci occupiamo - spiega - di creare modelli matematici da applicare allo studio del cuore, principalmente per quanto riguarda la parte elettrica». Da questo punto di vista, le sfide principali sono due: «La prima - dice Pezzuto - riguarda l’aspetto della modellistica matematica: il cuore è un oggetto estremamente complesso e cercare di riprodurlo non è semplice. Il secondo aspetto è invece di interesse clinico e ha a che fare con la medicina di precisione: non tutti i cuori sono uguali e, una volta che il medico ha davanti a sé la rappresentazione virtuale del muscolo cardiaco del paziente, deve capire quale terapia è la più indicata».
Pezzuto e colleghi realizzano, infatti, cuori virtuali che sono poi “interrogati” dai clinici: si tratta di algoritmi, software creati a partire per esempio dalle immagini della risonanza magnetica o della Tac di un paziente. «Noi ricreiamo la patologia o comunque le caratteristiche di quel cuore, che tipicamente non risponde bene alla terapia standard. Dopodiché il clinico studia i vari scenari proposti». A livello internazionale, sono molti i gruppi che si stanno muovendo in questa direzione:«Negli Stati Uniti, per esempio, hanno ricostruito cuori di pazienti con fibrillazione atriale (un particolare tipo di aritmia cardiaca) che dovevano essere operati - continua Pezzuto. - L’algoritmo è stato in grado di individuare quale fosse il punto migliore per bruciare il tessuto in modo da minimizzare eventuali recidive. Questa sarà la vera sfida del futuro: allenare così bene i software da far sì che forniscano risposte precise e personalizzate».
Per Pezzuto il fatto di appartenere all’Istituto Eulero porta con sé molti vantaggi: «Innanzitutto - dice - ci permette di aprirci con più facilità ad altri mondi e semplifica la collaborazione con la facoltà di Scienze biomediche dell’USI. Poi permette di cofinanziare borse di dottorato interdisciplinari, e infine stabilisce il primato della matematica sull’informatica... Quest’ultima ha vissuto il suo periodo di gloria negli anni ‘90 e Duemila, ma oggi è chiaro che per mettere in campo metodi avanzati di intelligenza artificiale e reti neurali serve prima di tutto la matematica». Gli informatici forse non sono del tutto d’accordo. Ma questa disputa è "antica" (per quanto possa esserlo l’informatica), e difficilmente si placherà...

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(Nella foto in alto, di Marian Duven, il Campus est di Viganello che ospita l’Istituto Eulero)

 

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