遊戲做生命科學研究:玩家強過超級電腦


Game2遊戲:


近期,《美國國家科學院院刊》刊登了一篇有著37000多名作者的研究論文。這些「作者」又是遊戲玩家,通過一個名叫EteRNA的線上科學遊戲,參與到現實生活中的RNA(核糖核酸)研究。以類似團購的眾籌形式,利用集體智慧做同一件事,正慢慢進入科學界,以好玩有趣的形式發動科學愛好者的熱情,並可能改變科研的形式,成為今後科學發展重要的能量。

通過遊戲參與科學研究

科學遊戲頗像俄羅斯方塊

潔西嘉·佛內爾的工作並不需要太多的腦力。她每天在密歇根州一家倉庫負責跑鞋的儲存。

20年前,潔西嘉曾是密歇根州立大學的一名天文物理學學生,畢業後她未能在學術領域得到長期的工作機會,現在只能通過每天給跑鞋分類養活自己。

潔西嘉可能放棄天文物理學了,但她卻依然是名科學愛好者。每天晚上下班回家,她便坐在電腦前,開始了她的「第二份工作」:設計核糖核酸的分子來創造蛋白質。

在一個線上網路遊戲EteRNA上,網名叫做「星光燦爛的傑西」的潔西嘉成了排名第二的玩家。就是這個遊戲,讓潔西嘉在內的37000人以「玩家」的名義參與了他們喜愛的科學。

從設計來看,EteRNA有點像休閒遊戲「寶石迷陣」或者經典遊戲俄羅斯方塊,玩家可以通過點擊對各種顏色的小塊進行重組。但是和休閒遊戲不同的是,在EteRNA裡的小塊,事實上是構建生物最基本單元RNA的物質——核苷酸,玩家對其自由組合,可以創造出各種各樣的分子。

除了休閒、科普的作用外,EteRNA遊戲事實上還有著更重要的功能。遊戲設計來自于斯坦福大學和卡內基梅隆大學的科學家,通過幾萬名玩家對RNA的自主操縱,遊戲事實上也在類比真實世界中RNA的運作規律。

遊戲Foldit能讓玩家設計各種蛋白質的3D結構

遊戲解碼前所未見的蛋白質

和普通遊戲一樣,EteRNA也有著激勵機制:得分最高的玩家可以有機會讓自己的RNA設計在真實世界中存在。每週,斯坦福大學會選拔4到16名玩家設計的分子進行人工合成。

紐約律師羅伯特·羅格斯基說,作為玩家,他的14條設計被選拔為人工合成名單。「它可以解碼出一種前所未見的蛋白質,它可能是未來治療青光眼或癌症的基礎,也可能會導致‘僵屍末日’的出現。」

這種獎勵成為很多玩家的動機。他們仔細地研究實驗室提供的各種資料,看如何合成分子、在自然界中有怎樣的功能,然後再進一步修改自己的設計。這樣,玩家在做著原本是科學家的工作,他們可以説明科學家來解開各種未知的謎題。

這個遊戲已經真正得到了學術界的認可。在最近一期《美國國家科學院院刊》上,刊登了EteRNA遊戲得出的第一個重要的學術成果。

在名為《海量公開實驗室所得RNA設計規律》的論文中,研究人員寫道,通過37000名科學愛好者的參與設計,參與者不僅在進行分子類比,而且直接參與了RNA的合成實驗,這使得研究人員發現了一些此前未知的設計規律。

論文的署名作者有11位,最後一名署名作者為「EteRNA參與者」,對其注釋中,顯示了所有37542名玩家的註冊名。這超過37000名玩家中,只有10%是職業科學家。

科學家幹十年不如玩家玩三周

EteRNA並非第一個通過眾籌遊戲開展科學實驗的遊戲,它直接來自于此前一個同樣有名的遊戲Foldit。

同樣,Foldit讓玩家搗鼓各種蛋白質的3D結構,雖然披著娛樂遊戲的外衣,實質卻是一種眾籌科學實驗。

「眾籌」的概念早在2006年就已經提出,簡單理解,就是一大群人通過集體的智慧來解決同一個問題。「眾籌」的概念今天已遍及互聯網,並開始進入科學領域,尤其是需要海量組合資料的生物化學界。

此前的Foldit遊戲,吸引了超過5萬名玩家。其被證明比傳統的蛋白質展開軟體有效得多,玩家曾經在三個星期內便類比出了一種逆轉錄病毒蛋白酶。相比之下,科學家曾經花了十年來解碼這種病毒。

在另一個由加拿大麥吉爾大學生物資訊中心創造的Flash遊戲Phylo中,玩家可以自主操作彩色的DNA序列,以和不同物種匹配。有趣的是,玩家操作的DNA序列事實上經過精挑細選,被科學家認為有可能導致人類癌症、代謝失常、神經失常等疾病,他們希望通過這種方式來解開這些疑難疾病。

另一個嘗試是稱為「銀河動物園」的互聯網互動遊戲,全球估計有25萬名註冊使用者,在各自的電腦網頁上共同參與辨別深空天體。設計者原以為要一年時間才能區別100萬銀河圖像,而事實上,第一年大約15萬使用者做出了500萬條辨別分析。

集體智慧超過超級電腦

過去的兩年中,通過眾籌的力量,EteRNA遊戲已經得到了RNA展開的40條新規律,研究人員在論文中顯示,他們不僅找到了新的規律,而且也證實集體智慧的力量超過了超級電腦。他們同時通過超級電腦演算法來進行類比,結果顯示,電腦得出的結果準確度遠低於眾多玩家得出的結果。

「在讓非職業科學家線上參與複雜科研方面,我們還真是走在很前面。」科學家安德列·特努烈說,「RNA組成美麗的分子。它們本身形態簡單,但卻可以自我組成複雜的形狀。在科學界,現在正在掀起RNA革命。生命的複雜性可能正來自于RNA信號。」

科學家認為,互聯網可以令「集體智慧」進入科研領域,以遊戲等方式來收集業餘愛好者的共同腦力,推動科研進步。

此前,遊戲「憤怒的小鳥」開發者曾估計,全球所有的玩家每天花在該遊戲上的時間大約有2億分鐘,如果這些關注能夠被利用,將是科學研究上不可估量的能量。

「大量的玩家一起合作,用遊戲的形式來解開複雜的問題,這是很重要的研究。」正在對EteRNA和Foldit眾籌遊戲進行研究的資訊傳播學者凱西·奧唐納說,「它並不簡單,但卻是完全不同的科學研究形式,我們應該去深入瞭解它更廣的含義。」

「通過遊戲和玩家來參與科學,我們改變了科研的形式。」奧唐納說。

from:新京報

本文轉載gamelook,編輯僅做翻譯。詳細請查看原網站文章。

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