Review ArticleAn Introduzione all’approccio di massima entropia e sua applicazione ai problemi di inferenza in biologia

Pietra angolare dell’inferenza statistica, il quadro di massima entropia viene sempre più applicato per costruire modelli descrittivi e predittivi di sistemi biologici, in particolare reti biologiche complesse, da grandi insiemi di dati sperimentali. Sia la sua ampia applicabilità che il successo ottenuto in diversi contesti dipendono dalla sua semplicità concettuale e dalla sua solidità matematica. Qui cerchiamo di rivedere in modo conciso gli elementi di base del principio di massima entropia, a partire dalla nozione di ‘entropia’, e descriverne l’utilità per l’analisi dei sistemi biologici. Come esempi, ci concentriamo in particolare sul problema della ricostruzione delle reti di interazione genica dai dati di espressione e sul recente lavoro che tenta di espandere la nostra comprensione a livello di sistema del metabolismo batterico. Infine, evidenziamo alcune estensioni e potenziali limitazioni dell’approccio alla massima entropia e segnaliamo sviluppi più recenti che probabilmente giocheranno un ruolo chiave nelle prossime sfide di estrazione di strutture e informazioni da dati biologici sempre più ricchi e ad alto throughput.