玩个游玩吾能就发Nature了?
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玩个游玩吾能就发Nature了?

来源:http://www.areacx.cn 作者:运城凉原文化传播有限公司 时间:2020-07-15 点击: 107

原标题:玩个游玩吾能就发Nature了?

2019年,国际权威期刊《自然》 (Nature)刊登了一篇论文,内容分析了几栽蛋白质组织 [1],作者之一叫福迪特·普雷尔 (Foldit Players)。

翻看这位作者的论文列外,会发现他学术程度很高。早在2010年,他关于蛋白质的钻研就发外在了《自然》 [2]。除此之外,福迪特还先后在《自然通信》 (Nature Communication),《美国国家科学院院刊》 (PNAS)等多个权威期刊发外过论文。

其实,吾就是福迪特·普雷尔。

几十万人的折叠游玩

福迪特·普雷尔,Foldit Players,真实的翻译是“Foldit玩家”。

而Foldit,是一款让玩家参与折叠蛋白质组织的在线游玩。

蛋白质是生命的基本构成之一,其组织解析,对晓畅生命内心和药物设计都有主要意义。

不过,蛋白质的空间组织极其复杂: 由氨基酸构成的多肽链折叠盘旋而成。固然计算机能够按照蛋白质的氨基酸序列,展望出空间组织,但这必要大量运算,得到的效果也不足实在。

能够,是时候让吾们的脑子登场了——人脑很拿手处理三维空间组织。所以,Foldit期待能行使人类这栽思想上风,协助分析蛋白质组织。

游玩的开发者将蛋白质组织转化为一个个谜题,玩家议决蜿蜒、拖拽等操作,找到优化组织的手段,从而解决谜题。

Foldit游玩界面 | 圆的方块

现在,有大约80万玩家参与了Foldit。

2010年《自然》杂志刊登了一篇展望蛋白质组织的论文,5万7千名玩家贡献了分析效果。 玩家们同心相符力,在解析蛋白质如何折叠的外现上,超过了程序算法[2]。

睁开全文

2011年,Foldit玩家更是帮了大忙,他们协助解读了一栽反转录病毒蛋白酶 (M-PMV)的组织。这栽蛋白酶是艾滋病毒在人体细胞中滋生的关键,而对它的组织解析是一个十五年都没能解决的科学题目。在游玩中,玩家们破解它的组织,只用了不到3周 [3,4]。

对抗新冠病毒,Foldit也在做着本身的贡献。现在,社区中最火炎的项现在之一,名叫“冠状病毒结相符蛋白设计” (Coronavirus Binder Design)。玩家必要设计一栽能和 冠状病毒刺突蛋白结相符的新蛋白,从而不准病毒与人类受体相互作用,这对新冠特效药的开发有主要意义。

Foldit中关于冠状病毒的谜题 | fold.it

与任何游玩相通,Foldit玩家有积分,有公会,也有排走榜。现在,积分最高的是别名德国玩家,名叫mirp,隶属于全服最强公会“科学给吾冲” (Go Science),这个公会在“幼分子设计”等多个周围保持总积分第一。紧随其后的“人择梦想”( Anthropic Dreams)公会,他们在“组织展望”等类别中排在榜首。

两家顶级公会在细分周围的积分排名 | fold.it

在Foldit的官网,有一个页面特意记录了Foldit玩家参与的学术论文,翻看长长的列外,不得不感叹群多聪慧的力量。

Foldit玩家参与的片面学术论文 | fold.it

为什么科研必要游玩?

《无主之地》 (Borderlands)是一款著名的打枪游玩。在系列新作《无主之地3》中,你会在角削发现一台游玩机,内里有一个排列方块的拼图幼游玩。玩这个游玩,玩家就能协助科学家绘制和对比肠道微生物DNA新闻 [5]。

无主之地3中科学幼游玩截图 | borderlands.com

方块拼图游玩和微生物DNA有什么有关?

其实,游玩中差别色彩的幼方块就代外了微生物DNA的核苷酸。

微生物DNA链稀奇复杂,现有的计算机精度不足,在清理此类数据时,容易积累大量的微弱舛讹。所以,游玩开发者将DNA的核苷酸转化为幼方块,而玩家必要把它们排列到正确的位置上,这一过程,就能帮科学家挑出实在数据中的舛讹。

通关这款游玩的奖励是——《无主之地3》中人物的限量款皮肤。

不论是Foldit,照样《无主之地3》中的科学游玩,人类其实都在扮演工具人的角色:协助机器分析或者纠错。

人类聪慧得到最足够发挥的周围,照样人与人之间的博弈,最典型的例子就是营业营业。

现在许多人家里都装配了太阳能,未必产的电多了,就想卖出往。但是这些细碎的电不正当并入电网,最佳手段是直接卖给邻居。

怎么卖,卖多少,卖给谁,怎么定价。这些题目添首来,使这栽点对点 (P2P)的幼我电力营业变得无比复杂。

有一个团队,想议决钻研能源营业中的互动与博弈,竖立正当的模型,从而帮管理者制定正当的政策。

首初,钻研者行使数学模型,分析实验受访者的营业过程。但是后来他们发现, 相比冷冰冰的数学模型,卡片游玩的样式,更能激发受访者的参与度,从而更实在地响答营业中的栽栽博弈。所以,他们索性开发了一款名为“Watts the Deal”的桌游 [6]。

Watts the Deal游玩界面 | wattsthedeal.org

游玩参与者将扮演住户的角色,他们必要在其他玩家的电力营业中,已足本身家的能源需求。

钻研团队从大量玩家的互动中,一连吸收经验,改进本身的理论模型,从而更实在地响答实活着界的样子。

Watts the Deal桌游现场 | wattsthedeal.org

现在,钻研者们开源了游玩的素材,联系我们人们能够免费下载打印,呼朋唤友一首玩。

试问,谁不想来一场烧脑的能源营业呢?

真实的“民科”

不论是80万人参与的Foldit,照样三五良朋就能玩的“Watts the Deal”,游玩主意都是让公多参与科学钻研。

这也许算是真实的“民科”。不过, 这边的“民科”,实在来说是公民科学(Citizen Science),也就是号召行家一首出力解决科学题目。

公民科学的概念早已有之。

20世纪早期,业余天文喜欢益者会帮天文学家不益看测记录彗星的轨迹;现在,不益看鸟喜欢益者会协助生物学家记录鸟群迁移路线,从而珍惜特定的鸟类栽群;互联网遍及后,公多更容易参与钻研项现在,样式也更多样,游玩就是其中之一。

看到这边,有些朋友就要问了:“唉,吾不玩游玩咋整?是不是异国发Nature的机会了?”

不不不, 其实你只要下载个程序,就能开启重大的科研追求。

现在,许多科学实验会产生海量数据,而分析这些数据必要大量算力。一些钻研者就想让大多参与数据分析的过程。说白了,就是 蹭一下群多们的CPU。

公多参与的科学计算项现在中,BOINC最为著名。

实在地说,BOINC是一个分布式计算平台,许多钻研组将项现在打包放在BOINC上,期待大多下载参与。 从这一点上看,BOINC在公多科学中扮演的角色堪比游玩界的Steam。

实时统计表现,现在时间正有将近10万名活跃的自愿者为BOINC平台贡献着本身的算力 | Boinc.berkeley.edu

BOINC这个平台前身是SETI@Home,SETI是Search for Extraterrestrial Intelligence的简写,SETI@Home翻译过来就是:在家追求外星智能生命。

SETI@Home项现在自1999年最先运走,下载他们的一个幼程序,就能让本身的电脑在余暇时间,协助分析大型射电看远镜采集的无线电信号,追求外星智能存在的证据。

2005年项现在停留时,SETI@Home也没发现外星人的蛛丝马迹。不过,在此期间,这个项现在拥有了500万参与者,积累了近200万年的CPU运走时间,处理了超过13亿个数据单元。

SETI@Home的成功,让更多科研机构,领略了民间力量的兴旺。所以许多“在家” (@Home)钻研项现在奔涌而出,汇聚到了BOINC。

这其中有:“宇宙在家” (Cosmology@Home),钻研宇宙模型及其有关的物理天文学新闻;“强子对撞机在家” (LHC@Home),配相符设计并改善LHC粒子添速器;“药品发现在家” (DrugDiscovery@Home),研发药物以治疗人类疾病。

涉猎BONIC项现在列外时,吾甚至看到了“中科院在家” (CAS@Home)。

BONIC片面项现在列外 | Boinc.berkeley.edu

这些项现在议决世界人民的全力,一连产出科研收获。

比如,2019年发外在《物理评论D》 (Phys. Rev. D)上的一篇论文,名为《Einstein@Home对于仙后座A,Vela Jr.和G347.3的不息引力波之搜索效果》 [7]。论文中引力波天文台的海量数据分析,就多亏了“喜欢因斯坦在家” (Einstein@Home)自愿者们挑供的兴旺计算能力。

让吾们建一个新巴别塔

玩着Foldit谜题,看着BOINC运走时的界面,想到还有几十万人在干同样的事。

恍惚间,觉得这还真是了不首。

圣经中有一则“巴别塔”的典故。首初,人们说着联相符栽说话,行家内心全无芥蒂,准备专一协力盖一座纵贯天际的高塔。天主见了,相等不满,所以把人们的说话打乱,让他们松散各地。从此,人类足够了误解、隔阂与纷争。

现在,游玩和分布式计算扮演首“联相符栽说话”的角色。 借此,人类能够有机会往盖首科学的高塔。

PS:赶紧往翻一翻BOINC的项现在列外,下一篇Nature,你就是共同作者!

作者:圆的方块

编辑:范可鑫

排版:雷昱儿

题图来源:Pixabay

参考文献:

[2] Cooper, S., Khatib, F., Treuille, A. et al. Predicting protein structures with a multiplayer online game. Nature 466, 756–760 (2010). https://doi.org/10.1038/nature09304

[3] Khatib, F., DiMaio, F., Cooper, S. et al. Crystal structure of a monomeric retroviral protease solved by protein folding game players. Nat Struct Mol Biol 18, 1175–1177 (2011). https://doi.org/10.1038/nsmb.2119

[4] Praetorius, Dean. Gamers Decode AIDS Protein That Stumped Researchers For 15 Years In Just 3 Weeks. The Huffington Post. 2011-09-19 [17 November 2016].

[5]https://borderlands.com/zh-CN/news/2020-04-07-borderlands-science/

[7] Ming, J., Papa, M. A., Singh, A. et al. Results from an Einstein@Home search for continuous gravitational waves from Cassiopeia A, Vela Jr., and G347.3. Phys. Rev. D 100, 024063 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.100.024063

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