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Come ogni altra forma di vita, l’essere umano è un sistema complesso costituito da componenti elementari. Ogni componente ha le proprie funzioni, ma attraverso l’interazione con altri componenti, dà origine a proprietà complessive del sistema che sono più della somma delle sue parti. I fisici le chiamano “proprietà emergenti”. Gli studi sui sistemi complessi e sulle loro proprietà emergenti sono valsi al fisico italiano Giorgio Parisi il premio Nobel per la fisica nel 2021. Uno stormo di uccelli, una singola cellula e le cellule di un organismo sono tutti esempi di sistemi complessi basati su proprietà emergenti.

Pertanto, la comprensione delle interazioni tra i componenti è fondamentale per capire i sistemi biologici, compresa la fisiologia umana e le sue disfunzioni patologiche.

I ricercatori di HT studieranno le proprietà emergenti dei sistemi biologici su più scale e la loro evoluzione nel tempo. Adotteranno un approccio di biologia dei sistemi multiscala, che consentirà indagini olistiche sui sistemi biologici e sui loro componenti a diversi livelli di complessità. La biologia dei sistemi richiede una combinazione di esperimenti, teoria e computer science. La teoria aiuterà a progettare gli esperimenti, mentre i metodi computazionali e basati sull’Intelligenza Artificiale saranno utilizzati per ricavare informazioni biologiche da set di dati complessi. I modelli predittivi consentiranno di (in)validare gli esperimenti e la modellazione biofisica aiuterà a prevedere l’influenza dei fattori biologici e fisici sui sistemi complessi. Questo metodo interdisciplinare, unito a infrastrutture scientifiche all’avanguardia, fornisce ad HT gli strumenti per diventare un centro di eccellenza per la ricerca biomedica a livello nazionale e internazionale.