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计算机科学 > 计算与语言

arXiv:2501.08187 (cs)
[提交于 2025年1月14日 (v1) ,最后修订 2025年1月15日 (此版本, v2)]

标题: 具有指令遵循能力的单细胞分析多模态人工智能副驾驶

标题: A Multi-Modal AI Copilot for Single-Cell Analysis with Instruction Following

Authors:Yin Fang, Xinle Deng, Kangwei Liu, Ningyu Zhang, Jingyang Qian, Penghui Yang, Xiaohui Fan, Huajun Chen
摘要: 大型语言模型在解释复杂的自然语言指令方面表现出色,使其能够执行各种任务。 在生命科学领域,单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据作为“细胞生物学的语言”,在单细胞水平上捕捉复杂的基因表达模式。 然而,通过传统工具与这种“语言”进行交互通常效率低下且不直观,给研究人员带来了挑战。 为解决这些限制,我们提出了InstructCell,这是一种多模态人工智能助手,利用自然语言作为更直接和灵活的单细胞分析媒介。 我们构建了一个全面的多模态指令数据集,将基于文本的指令与来自不同组织和物种的scRNA-seq图谱配对。 在此基础上,我们开发了一种多模态细胞语言架构,能够同时解释和处理两种模态。 InstructCell使研究人员能够使用简单的自然语言命令完成关键任务,如细胞类型注释、条件伪细胞生成和药物敏感性预测。 广泛的评估表明,InstructCell始终达到或超过现有单细胞基础模型的性能,同时适应多种实验条件。 更重要的是,InstructCell提供了一个易于使用且直观的工具,用于探索复杂的单细胞数据,降低技术门槛并促进更深入的生物学洞察。
摘要: Large language models excel at interpreting complex natural language instructions, enabling them to perform a wide range of tasks. In the life sciences, single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) data serves as the "language of cellular biology", capturing intricate gene expression patterns at the single-cell level. However, interacting with this "language" through conventional tools is often inefficient and unintuitive, posing challenges for researchers. To address these limitations, we present InstructCell, a multi-modal AI copilot that leverages natural language as a medium for more direct and flexible single-cell analysis. We construct a comprehensive multi-modal instruction dataset that pairs text-based instructions with scRNA-seq profiles from diverse tissues and species. Building on this, we develop a multi-modal cell language architecture capable of simultaneously interpreting and processing both modalities. InstructCell empowers researchers to accomplish critical tasks-such as cell type annotation, conditional pseudo-cell generation, and drug sensitivity prediction-using straightforward natural language commands. Extensive evaluations demonstrate that InstructCell consistently meets or exceeds the performance of existing single-cell foundation models, while adapting to diverse experimental conditions. More importantly, InstructCell provides an accessible and intuitive tool for exploring complex single-cell data, lowering technical barriers and enabling deeper biological insights.
评论: 37页;13图;代码:https://github.com/zjunlp/Instructcell,模型:https://huggingface.co/zjunlp/Instructcell-chat,https://huggingface.co/zjunlp/InstructCell-instruct
主题: 计算与语言 (cs.CL) ; 人工智能 (cs.AI); 计算工程、金融与科学 (cs.CE); 人机交互 (cs.HC); 机器学习 (cs.LG); 细胞行为 (q-bio.CB)
引用方式: arXiv:2501.08187 [cs.CL]
  (或者 arXiv:2501.08187v2 [cs.CL] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.08187
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Yin Fang [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 1 月 14 日 15:12:19 UTC (39,756 KB)
[v2] 星期三, 2025 年 1 月 15 日 02:59:32 UTC (39,756 KB)
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