Gamere på høyde med forskere

Metodene til spillerne i puslespillet Foldit er like avanserte som forskernes beste og nyeste strategier for å avsløre proteiners form. Dette sjokkerer forskerne.

Publisert
En av spillerne i Foldit, hvor du ikke trenger faglig bakgrunn for å løse vitenskapelige problemer. Se video nederst i artikkelen. (Foto: University of Washington)
En av spillerne i Foldit, hvor du ikke trenger faglig bakgrunn for å løse vitenskapelige problemer. Se video nederst i artikkelen. (Foto: University of Washington)

I september meldte vi at gamere løste et problem som forskere hadde strevd med i over ti år.

Spillerne klarte å skjønne strukturen på et viktig protein hos et HIV-lignende virus.

Proteinpuslespillet Foldit er tilgjengelig for alle på nettet.

Det lar spillerne leke med tredimensjonale modeller av proteiner, og bakgrunnskunnskaper trengs ikke.

Målet er å avdekke hva som er den minst energikrevende måten proteinene kan brette og klumpe seg sammen på.

I virkeligheten ender proteiner nemlig opp i den minst energikrevende formen.

Viktig å skjønne formen

Ved hjelp av moderne teknologi for sekvensering kan forskere se rekkefølgen på byggesteinene proteinkjeden, men ikke hvordan proteinet folder seg.

Kunnskapen om den tredimensjonale formen er viktig for å forstå hvordan disse molekylene gjør jobbene sine inne i cellene.

Fordi det finnes så innmari mange muligheter for sammenklumpingen, er det ikke lett for datamaskiner å regne seg fram til formen.

Spillerne i Foldit gjør derimot en super jobb med å avsløre proteinene.

- Sjokkert

Den kreative kraften i spillernes strategier kan sammenlignes med de aller beste forskerutviklede metodene på dette feltet.

Skjermdump fra Foldit som viser spillets puslespill nummer 48, et ufoldet og ustabilt protein. (Foto: (Illustrasjon: Foldit))
Skjermdump fra Foldit som viser spillets puslespill nummer 48, et ufoldet og ustabilt protein. (Foto: (Illustrasjon: Foldit))

- Vi gjorde det mulig for spillere å skape og forbedre oppskrifter i spillet. Når vi så på variasjonen og kreativiteten i disse oppskriftene, ble vi sjokkert over å finne algoritmer av ypperste kvalitet.

Det sier Zoran Popovic, som er direktør for Center of Game Science ved University of Washington i USA, i en pressemelding. Han leder også Foldit-prosjektet, i samarbeid med et biokjemisk laboratorium.

Ved å studere de mest effektive oppskriftene eller algoritmene spillerne brukte for å løse proteinpuslespillene, håper forskerne å kunne formalisere kompliserte strategier som kan brukes på andre vitenskapelige problemer.

- Bare begynnelsen

En algoritme er en liste med instruksjoner til et dataprogram, i dette tilfellet forteller algoritmene hva Foldit-programmet skal gjøre med proteinet du har foran deg.

Spillerne lager oppskriftene selv, og deler med andre spillere som kan forbedre dem. Programmeringen er enkel, slik at du kan gjøre det uten å ha erfaring med programmering.

- Den forrige studien viste at et spill for vitenskapelig oppdagelse kan knekke lenge uløste vitenskapelige problemer. Nå viser vi hvordan spillerne har kodet sine strategier.

Det sier Seth Cooper, som er arkitekten bak Foldit og kreativ direktør for Center for Game Science.

- Dette er bare begynnelsen på hva Foldit-spillere er i stand til å løse, sier han i pressemeldingen.

Fulgte spillingen

For å undersøke spillernes strategier ble 721 av dem fulgt over tre måneder, og forskerne studerte spillingen deres i detalj.

Foldit-spillet har verktøy for å skaåe, redigere, dele og gi karakter til oppskrifter. Blue Fuse var navnet på den mest populære oppskriften i den undersøkte perioden.

Forskerne oppdaget at Blue Fuse var slående lik en ennå upublisert algoritme fra det biokjemiske laboratoriet som er med på prosjektet. Forskernes versjon heter Fast Relax.

Beregninger viser at denne algoritmen, oppdaget av forskere og spillere uavhengige av hverandre, er bedre enn de metodene som er publisert så langt.

Deler og konkurrerer

Undersøkelsen viser også at spillerne var overraskende villige til å dele sine oppskrifter, selv om de er i skarp konkurranse med hverandre.

- Jeg delte Blue Fuse fordi Foldit er så mye mer enn et spill. Konkurransen er intens, men vi prøver samtidig å bedre forståelsen av enorme biologiske proteiner. Vi samarbeider og konkurrerer samtidig.

Det sier spilleren bak Blue Fuse, som har brukernavnet Vertex. Han forteller også at oppskriften hans har lånt elementer fra en annen oppskrift fra en annen spiller.

- Blue Fuse stammer fra Acid Tweeker, og har nå mange barn selv. ’To fuze’ har til og med blitt et Foldit-verb. Neste inspirasjonsglimt kan komme fra hvem som helst, sier Vertex.

Ett år etter at spillerne fikk muligheten til å lage slike oppskrifter i Foldit, hadde de laget over 5 400 ulike oppskrifter.

Kreativ spilling fortsatt nøkkelen

Selv om forskerne har som målsetning å finne måter å nærmest automatisere menneskelig intuisjon på, er det en lang vei igjen før datamaskiner og algoritmer kan erstatte menneskene.

- Foldit-spillere bruker oppskriftene kun på bestemte stadier i puslespillet. Kunsten å gjøre en oppdagelse ligger fortsatt i den kreative spillingen, og i evnen til å bruke de kodede strategiene på riktig tidspunkt, sier Popovic.

Som på forrige studie, er Foldit-spillerne på forfatterlista til den nye artikkelen. Den er publisert i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Den nyeste versjonen av Foldit har enda flere verktøy for kreativitet og for å lage skript.

Her kan du se en video om spillet fra University of Washington.

Spillet har ellers en egen YouTube-kanal her.

Referanser:

Firas Khatib, Seth Cooper, Michael D. Tyka, Kefan Xu, Ilya Makedon, Zoran Popović, David Baker, og Foldit-spillere; Algorithm discovery by protein folding game players; PNAS; 7. November 2011; doi: 10.1073/pnas.1115898108.

Firas Khatib, Frank DiMaio, Foldit Contenders Group, Foldit Void Crushers Group, Seth Cooper, Maciej Kazmierczyk, Miroslaw Gilski, Szymon Krzywda, Helena Zabranska, Iva Pichova, James Thompson, Zoran Popović, Mariusz Jaskolski og David Baker; Crystal structure of a monomeric retroviral protease solved by protein folding game players; Nature Structural & Molecular Biology; 18. september 2011.