Presso il campus di Roma dell’Università Cattolica del Sacro Cuore, è stato sviluppato il Quantum Metabolic Avatar, un modello concepito per esaminare in profondità le reazioni biochimiche del metabolismo umano. Il progetto consiste in un “gemello digitale” capace di apprendere, adattarsi e simulare le dinamiche del corpo umano in risposta all’alimentazione, all’attività fisica o ai cambiamenti nello stile di vita.
L’Intelligenza Quantistica al servizio della Biologia
Quantum Metabolic Avatar è stato ideato dal team del Professor Giuseppe Maulucci, Associato di Fisica per le scienze della vita, l’ambiente e i beni culturali e direttore del Laboratorio di Intelligenza metabolica presso il Dipartimento di Neuroscienze dell’Università Cattolica.
Il progetto è stato pubblicato su Expert Systems with Applications dallo stesso Maulucci, con la collaborazione dei colleghi della UOC Fisica per le Scienze della Vita della Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, diretta dal Professor Marco De Spirito. Quest’ultimo ha permesso di realizzare uno dei primi esempi concreti di applicazione della computazione quantistica su dati fisiologici reali, trovando in questo progetto un impatto diretto sulla salute delle persone. Questo traguardo non solo segna un progresso scientifico, ma indica anche un percorso verso una medicina sempre più personalizzata, predittiva e intelligente.
Il Quantum Metabolic Avatar si distingue per essere un modello intelligente, alimentato da dati reali di individui. La sua peculiarità risiede nella sua architettura, che non si basa sull’Intelligenza Artificiale classica, bensì sui principi della meccanica quantistica, sfruttando computer quantistici accessibili tramite connessioni cloud.
Le capacità di questa invenzione sono paragonabili a quelle di un “super-cervello” che non elabora le informazioni in modo lineare, ma esplora simultaneamente una moltitudine di scenari, osservando tutte le possibili traiettorie metaboliche in un unico istante.
L’avatar integra informazioni quotidiane come la dieta, il livello di attività fisica e le variazioni di peso di una persona, prevedendo con una settimana di anticipo le future dinamiche corporee. Questo sistema funziona come un “navigatore metabolico”, indicando la direzione che il metabolismo prenderà mantenendo determinate abitudini.
Un aspetto notevole è la capacità di Quantum Metabolic Avatar di apprendere anche da dati limitati o incompleti, una caratteristica che lo rende particolarmente adatto alla complessità dei dati reali. Diversamente dagli algoritmi classici che richiedono dati ordinati e abbondanti, gli algoritmi quantistici si comportano come un fuoristrada, navigando efficacemente anche su terreni difficili e individuando percorsi alternativi.
Le prospettive future
L’ambizione di Quantum Metabolic Avatar è che ogni individuo possa disporre del proprio avatar metabolico personalizzato, un modello dinamico e unico.
Questo gemello digitale potrebbe fornire risposte a quesiti complessi, come il motivo per cui una persona tende a ingrassare facilmente nonostante un’alimentazione contenuta, o perché un’altra incontra difficoltà nel dimagrire nonostante la dieta. Inoltre, potrebbe indicare il farmaco o la dieta più adatti al metabolismo individuale, o le strategie migliori per prevenire future malattie.
In questo contesto, l’avatar si configura come un alleato della medicina di precisione, superando i trattamenti standard a favore di strategie su misura. Sarà anche possibile testare digitalmente l’effetto di nuovi farmaci o integratori prima della somministrazione al paziente, accelerando e rendendo più sicuri gli studi clinici.
Le prime verifiche sull’avatar, condotte su dati reali di persone monitorate con bilance intelligenti, dispositivi indossabili e app, hanno dimostrato la superiorità del modello quantistico rispetto a quello classico. Tali risultati sono un segnale forte della potenziale funzionalità di questi sistemi in contesti clinici reali, dove i dati non sono mai perfetti.
I prossimi passi includono l’estensione dell’avatar ad altri processi metabolici, come il comportamento del glucosio, dei lipidi o del microbiota intestinale. Si mira inoltre a sviluppare una versione generalizzata che possa funzionare anche per nuove persone senza una vasta cronologia di dati.
L’obiettivo è rendere il Quantum Metabolic Avatar uno strumento pratico a supporto sia del medico che del paziente, segnando l’inizio di un’era in cui la computazione quantistica, sebbene richieda ancora tempo per una diffusione capillare, sta già iniziando a trasformare la sanità.
