Single-cell perturbation studies face dual heterogeneity bottlenecks: (i) semantic heterogeneity--identical biological concepts encoded under incompatible metadata schemas across datasets; and (ii) statistical heterogeneity--distribution shifts from biological variation demanding dataset-specific inductive biases. We propose HarmonyCell, an end-to-end agent framework resolving each challenge through a dedicated mechanism: an LLM-driven Semantic Unifier autonomously maps disparate metadata into a canonical interface without manual intervention; and an adaptive Monte Carlo Tree Search engine operates over a hierarchical action space to synthesize architectures with optimal statistical inductive biases for distribution shifts. Evaluated across diverse perturbation tasks under both semantic and distribution shifts, HarmonyCell achieves a 95% valid execution rate on heterogeneous input datasets (versus 0% for general agents) while matching or even exceeding expert-designed baselines in rigorous out-of-distribution evaluations. This dual-track orchestration enables scalable automatic virtual cell modeling without dataset-specific engineering.


翻译:单细胞扰动研究面临双重异质性瓶颈:(i)语义异质性——同一生物学概念在不同数据集中以互不兼容的元数据模式进行编码;(ii)统计异质性——源于生物学变异的分布偏移需要数据集特定的归纳偏置。我们提出HarmonyCell,一种端到端的智能体框架,通过专用机制解决上述挑战:基于大语言模型的语义统一器无需人工干预即可将异构元数据自主映射至规范接口;自适应蒙特卡洛树搜索引擎在分层动作空间上进行操作,以合成具有最优统计归纳偏置的架构来应对分布偏移。在语义与分布偏移并存的多样化扰动任务评估中,HarmonyCell在异构输入数据集上实现了95%的有效执行率(通用智能体为0%),同时在严格的分布外评估中达到甚至超越了专家设计的基线性能。这种双轨协同机制实现了无需数据集特定工程的可扩展自动虚拟细胞建模。

0
下载
关闭预览

相关内容

Nat. Commun. | 基于最优传输的单细胞数据集成统一计算框架
专知会员服务
12+阅读 · 2022年12月19日
专知会员服务
48+阅读 · 2020年10月20日
异质信息网络分析与应用综述,软件学报-北京邮电大学
用Attention玩转CV,一文总览自注意力语义分割进展
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
3+阅读 · 今天8:04
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:59
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
4+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
7+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
11+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
10+阅读 · 7月26日
相关VIP内容
Nat. Commun. | 基于最优传输的单细胞数据集成统一计算框架
专知会员服务
12+阅读 · 2022年12月19日
专知会员服务
48+阅读 · 2020年10月20日
异质信息网络分析与应用综述,软件学报-北京邮电大学
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员