Principia: dalle ipotesi formulate in fase di test alla costruzione di principi per la scoperta scientifica

Abstract degli autori

La scoperta scientifica richiede di individuare i principi scientifici alla base dei fenomeni osservati per orientare le indagini successive. Poiché nei processi di scoperta complessi questi principi empirici sono spesso sconosciuti, vengono costruiti attraverso un percorso che va dalle ipotesi ai principi, ricavando relazioni causali ricorrenti dalle osservazioni accumulate progressivamente durante la scoperta in fase di test. Costruire queste conoscenze richiede però notevoli competenze specialistiche, tempo e impegno, rendendo questo passaggio un collo di bottiglia per la scoperta scientifica. Per superare tale limite, proponiamo Principia, un framework basato su un modello linguistico di grandi dimensioni che costruisce e perfeziona continuamente principi scientifici in fase di test. Ispirandosi al modo in cui i ricercatori elaborano i principi, Principia formula ipotesi causali comparative a partire da input correlati e dai risultati osservati, quindi sintetizza le relazioni ricorrenti tra queste ipotesi in principi induttivi. Applicando al compito le ipotesi e i principi induttivi così costruiti, ottiene nuove osservazioni, rivede alla luce di queste le ipotesi utilizzate e ricostruisce i principi a partire dalle ipotesi aggiornate. Le conoscenze scientifiche possono così evolvere continuamente durante la scoperta in fase di test. Nei benchmark che riguardano l’ottimizzazione molecolare, l’ingegneria delle proteine, la perturbazione genica e la previsione delle proprietà molecolari, Principia supera i metodi di riferimento basati su conoscenze interne, fonti esterne o sintesi delle esperienze, generando al contempo principi plausibili e coerenti con la letteratura scientifica. Ciò dimostra la sua efficacia nel costruire e perfezionare in fase di test ipotesi e principi specifici per il compito nell’ambito della scoperta scientifica. Il nostro codice è disponibile all’indirizzo https://github.com/DongkiKim95/Principia.