Ученые придумали массовую игру для исследования генетики

09:36, 18 сентября 2017
Окно
119 0
Maxpixel.com

Современные компьютерные игры уже давно перестали быть досугом для фриков или людей, которым нечем заняться. Наука активно использует пристрастие пользователей к игровому досугу в сети, стараясь приобщить их к действительно полезным вещам. К примеру, не так давно в Стэнфордском университете была разработана компьютерная игра EteRNA, которая помогает ученым собирать идеальные образцы РНК молекул для последующего их синтеза в стенах университетских лабораторий.

Буквально несколько лет работы над массовым проектом, и ученым удалось получить наиболее эффективные алгоритмы сборки молекул и привлечь к проекту тысячи людей по всему миру. Создатель EteRNA, Адриен Треуль, утверждает, что проделанную пользователями работу просто нельзя было поручить даже самому мощному суперкомпьютеру.

По словам Адриена, лучший алгоритм для сборки РНК обязательно требовал человеческого участия. Более того, каждый пользователь проекта, который смог предложить действительно стоящий алгоритм, получал от ученых обратную связь. Если алгоритм срабатывал в университетской лаборатории, пользователь обязательно получал сообщение об этом и благодарность.

В свою очередь, участие в EteRNA помогает не только ученым, но и самим пользователям. Те алгоритмы, которые работают, обязательно возвращаются к их создателю в виде фидбека. После синтеза молекул по предложенным алгоритмам ученые могут понять, что действительно работает в реальной жизни и человеческом организме, а что – нет.

В проекте приняло участие более тридцати семи тысяч людей по всему миру. Такое количество участников позволило генетикам получить огромное количество информации о том, как формируются РНК молекулы в природе. В каждом новом раунде игры EteRNA пользователю нужно было решить головоломку, предложив тот или иной вариант сборки молекулы. Имея исходные данные, пользователи предлагали всевозможные алгоритмы, которые могли существовать с теоретической точки зрения. Но вот о том, работает ли предложенное решение в реальном времени, создатели EteRNA сообщали пользователям только после испытаний алгоритма в лаборатории.

Собирая предложенные пользователями алгоритмы, создатели EteRNA загружали массив данных в мощный компьютер, используя машинное обучение. Система понимала, почему именно тот или иной алгоритм работает, а другой – нет. Таким образом, после машинного обучения и получения большого количества информации о построении РНК от реальных людей, ученым удалось существенно продвинутся вперед в изучении принципов построения молекулы РНК.

Была ли такая многопользовательская игра эффективной? Несомненно, да. Для того, чтобы правильно рассчитать возможную структуру молекулу РНК, научному сотруднику необходимо в среднем несколько дней. Затем еще тридцать дней необходимо для того, чтобы проверить качество сборки в лабораторных условиях. В общем тестирование занимает больше одного года. Имея необходимый массив данных, мощный компьютер смог рассчитать структуру РНК за несколько секунд.

При этом, возможные алгоритмы невозможно было отсортировать только при помощи компьютера. В 99% случаев качество человеческой сборки РНК гораздо выше того, что предлагают мощные компьютеры. Комбинация человеческого мышления и вычислительных мощностей суперкомпьютера после машинного обучения позволили получить оптимальные результаты и наиболее эффективные алгоритмы построения молекулы РНК. В последующем, вдохновившись проектом EteRNA, создатели планируют добавить не только двухмерные головоломки, но полноценные трехмерные задачи для объемного построения молекул РНК пользователями.

Подобные концепции гражданской науки (исследований с привлечением большого количества добровольцев) начались далеко не с EteRNA. Похожими проектами занимается множество лабораторий, которые предлагают людям участвовать в серьезных научных исследованиях и открытиях.

Игры зачастую очень хорошо моделируют ситуации, которые требуются от людей в разных важных сферах. Поэтому они являются популярным среди ученых инструментом для исследований.

Vr-игры на подобии Sea Hero Quest помогают в изучении деменции. Она, по заявлению ученых, пытается стимулировать мозг игрока с помощью серии заданий, основанных на навыках запоминания и ориентации в пространстве. При этом Sea Hero Quest будет собирать данные для исследования деменции.

Разновидности покера используются учеными для разработки эффективных алгоритмов анализа скрытой информации, а также для совершенствования искусственного интеллекта. Перед игроком стоят задачи разной степени сложности. Правильная тактика в них отличается и основана на разных вычислениях, некоторые из них требуют вычислительной мощности суперкомпьютеров.

Первым проектом из области гражданской науки стала популярная игра Galaxy Zoo. Она появилась еще в 2007 году. Задачей пользователей была классификация галактик. В интерфейсе программы уже размещалась классификация Хаббла (основа разделения галактик по группам). Для выполнения простых заданий не требовалось специального образования или практических умений. Успех проекта стал причиной выпуска в 2009 году новой версии проекта с 250 тысячами объектов для дальнейшей классификации. В результате проведения Galaxy Zoo было определено несколько новых типов галактических систем.

Также популярной в свое время стала игра Foldit. Проект должен был помочь ученым из Вашингтонского университета лучше понять фолдинг (построение) белка. Имея все необходимые для сборки молекулы данные, пользователи предлагали свою структуру и последовательность аминокислот. Полученный массив данных помог продвинуться в разработке молекулы белка с наиболее низким уровнем свободной энергии. Интересно, но подавляющее большинство пользователей Foldit не имели образования, даже близкого к биохимическому.

Такие проекты гражданской науки показывают, что даже интересный досуг в виде компьютерной игры может помочь серьезным научным исследованиям и проектам.

Если вы заметили ошибку, выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter