超级计算机与生命科学,游戏做生命科学研究：玩家强过超级计算机

素颜马尾好姑娘i 2022-10-09 02:30 203阅读 0赞

近期，《美国国家科学院院刊》刊登了一篇有着37000多名作者的研究论文。这些“作者”又是游戏玩家，通过一个名叫EteRNA的在线科学游戏，参与到现实生活中的RNA(核糖核酸)研究。以类似团购的众筹形式，利用集体智慧做同一件事，正慢慢进入科学界，以好玩有趣的形式发动科学爱好者的热情，并可能改变科研的形式，成为今后科学发展重要的能量。

通过游戏参与科学研究

科学游戏颇像俄罗斯方块

杰西卡·佛内尔的工作并不需要太多的脑力。她每天在密歇根州一家仓库负责跑鞋的储存。

20年前，杰西卡曾是密歇根州立大学的一名天文物理学学生，毕业后她未能在学术领域得到长期的工作机会，现在只能通过每天给跑鞋分类养活自己。

杰西卡可能放弃天文物理学了，但她却依然是名科学爱好者。每天晚上下班回家，她便坐在电脑前，开始了她的“第二份工作”：设计核糖核酸的分子来创造蛋白质。

在一个在线网络游戏EteRNA上，网名叫做“星光灿烂的杰西”的杰西卡成了排名第二的玩家。就是这个游戏，让杰西卡在内的37000人以“玩家”的名义参与了他们喜爱的科学。

从设计来看，EteRNA有点像休闲游戏“宝石迷阵”或者经典游戏俄罗斯方块，玩家可以通过点击对各种颜色的小块进行重组。但是和休闲游戏不同的是，在EteRNA里的小块，事实上是构建生物最基本单元RNA的物质——核苷酸，玩家对其自由组合，可以创造出各种各样的分子。

除了休闲、科普的作用外，EteRNA游戏事实上还有着更重要的功能。游戏设计来自于斯坦福大学和卡内基梅隆大学的科学家，通过几万名玩家对RNA的自主操纵，游戏事实上也在模拟真实世界中RNA的运作规律。

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游戏Foldit能让玩家设计各种蛋白质的3D结构

游戏解码前所未见的蛋白质

和普通游戏一样，EteRNA也有着激励机制：得分最高的玩家可以有机会让自己的RNA设计在真实世界中存在。每周，斯坦福大学会选拔4到16名玩家设计的分子进行人工合成。

纽约律师罗伯特·罗格斯基说，作为玩家，他的14条设计被选拔为人工合成名单。“它可以解码出一种前所未见的蛋白质，它可能是未来治疗青光眼或癌症的基础，也可能会导致‘僵尸末日’的出现。”

这种奖励成为很多玩家的动机。他们仔细地研究实验室提供的各种数据，看如何合成分子、在自然界中有怎样的功能，然后再进一步修改自己的设计。这样，玩家在做着原本是科学家的工作，他们可以帮助科学家来解开各种未知的谜题。

这个游戏已经真正得到了学术界的认可。在最近一期《美国国家科学院院刊》上，刊登了EteRNA游戏得出的第一个重要的学术成果。

在名为《海量公开实验室所得RNA设计规律》的论文中，研究人员写道，通过37000名科学爱好者的参与设计，参与者不仅在进行分子模拟，而且直接参与了RNA的合成实验，这使得研究人员发现了一些此前未知的设计规律。

论文的署名作者有11位，最后一名署名作者为“EteRNA参与者”，对其注释中，显示了所有37542名玩家的注册名。这超过37000名玩家中，只有10%是职业科学家。

科学家干十年不如玩家玩三周

EteRNA并非第一个通过众筹游戏开展科学实验的游戏，它直接来自于此前一个同样有名的游戏Foldit。

同样，Foldit让玩家捣鼓各种蛋白质的3D结构，虽然披着娱乐游戏的外衣，实质却是一种众筹科学实验。

“众筹”的概念早在2006年就已经提出，简单理解，就是一大群人通过集体的智慧来解决同一个问题。“众筹”的概念今天已遍及互联网，并开始进入科学领域，尤其是需要海量组合数据的生物化学界。

此前的Foldit游戏，吸引了超过5万名玩家。其被证明比传统的蛋白质展开软件有效得多，玩家曾经在三个星期内便模拟出了一种逆转录病毒蛋白酶。相比之下，科学家曾经花了十年来解码这种病毒。

在另一个由加拿大麦吉尔大学生物信息中心创造的Flash游戏Phylo中，玩家可以自主操作彩色的DNA序列，以和不同物种匹配。有趣的是，玩家操作的DNA序列事实上经过精挑细选，被科学家认为有可能导致人类癌症、代谢失常、神经失常等疾病，他们希望通过这种方式来解开这些疑难疾病。

另一个尝试是称为“银河动物园”的互联网互动游戏，全球估计有25万名注册用户，在各自的电脑网页上共同参与辨别深空天体。设计者原以为要一年时间才能区别100万银河图像，而事实上，第一年大约15万用户做出了500万条辨别分析。

集体智慧超过超级计算机

过去的两年中，通过众筹的力量，EteRNA游戏已经得到了RNA展开的40条新规律，研究人员在论文中显示，他们不仅找到了新的规律，而且也证实集体智慧的力量超过了超级计算机。他们同时通过超级计算机算法来进行模拟，结果显示，计算机得出的结果准确度远低于众多玩家得出的结果。

“在让非职业科学家在线参与复杂科研方面，我们还真是走在很前面。”科学家安德烈·特努烈说，“RNA组成美丽的分子。它们本身形态简单，但却可以自我组成复杂的形状。在科学界，现在正在掀起RNA革命。生命的复杂性可能正来自于RNA信号。”

科学家认为，互联网可以令“集体智慧”进入科研领域，以游戏等方式来收集业余爱好者的共同脑力，推动科研进步。

此前，游戏“愤怒的小鸟”开发者曾估计，全球所有的玩家每天花在该游戏上的时间大约有2亿分钟，如果这些关注能够被利用，将是科学研究上不可估量的能量。

“大量的玩家一起合作，用游戏的形式来解开复杂的问题，这是很重要的研究。”正在对EteRNA和Foldit众筹游戏进行研究的信息传播学者凯西·奥唐纳说，“它并不简单，但却是完全不同的科学研究形式，我们应该去深入了解它更广的含义。”

“通过游戏和玩家来参与科学，我们改变了科研的形式。”奥唐纳说。

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