Facebook和游戏如何帮助科学家与疾病作战

2013-12-10 12:24:39    
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摘要:这款名为“白蜡树”的Facebook游戏,“试图改变科学研究获取成果的方式”。这款宝石迷阵式的游戏由许多不同颜色的树叶排列而成,每种颜色的叶子都代表白蜡树基因序列中的一个核苷酸,游戏要求玩家分析并找出尽可能与参考模式相匹配的基因序列。这里的目标序列来自对致病真菌有天然免疫力的白蜡树,如果能发现其中有趣的变化,可能有助于进一步的研究。

  

Facebook和游戏如何帮助科学家与疾病作战

白蜡树游戏页面

   在英国的森林中,一名杀手—树木杀手—正在前进,它就是恐怖的真菌风暴。面对这个杀手,大树外科医生们束手无策、四散逃离,于是生物学家们纷纷转向Facebook寻求救援。

  数千名“公民科学家”(citizen scientists)获邀参与战斗。他们参与的方式就是去玩一款名叫“白蜡树”的Facebook游戏,游戏和众包结合的方式,就像电影《环太平洋》中的机甲猎人一样,让众多玩家通过游戏去帮助科学家击败敌人。

  欢迎来到数据驱动科学的未来。

  上述游戏中变形的敌人其实就是“灰枯梢”—一种困扰白蜡树的真菌病,上世纪90年代首次在波兰被发现,然后像瘟疫一样蔓延欧洲,最终在2012年于东英吉利登陆,侵入英伦三岛。

  众包科学(crowdsourcing science)的梦想

   “这是一种移动速度很快且危害巨大的疾病,”英国剑桥大学塞恩斯伯里实验室生物信息学主管丹·麦克莱恩说,他和英国最优秀的植物研究所“约翰·英纳斯中心”合作,共同对抗这种树木疾病。对于树木来说,感染上引发灰枯梢的真菌可真是够倒霉的。树皮上先是出现坏死斑,然后树表遭到蚕食,叶子枯萎,最终树木死亡。简言之,会死,而且会死得很难看。

  乍一看,这似乎不是一个关于数字化科学的问题。但与灰枯梢病战斗的关键就是搞清楚其对树木遗传层面的影响到达了怎样一个水平。“我们希望找到办法来减少损伤,提高白蜡树自身的变异性和抵抗力,”麦克莱恩说,“要做到这一点,我们需要找到能够提高抵抗力和耐受性的基因要素。”

  白蜡树的基因组包含了大约10亿个核苷酸,由于灰枯梢太过迅速,因此我们在这10亿长序列中越快找到基因线索越好。最初,麦克莱恩将原始数据上传到Github(全球最大的开源社交编程及代码托管网站)上,邀请其他生物信息学的科学家们下载数据并帮助他找到新的分析方法。他取得了一些成果,有大约25名来自法国和美国的研究人员下载了数据,并给出了有价值的意见,如指出了杀菌剂的潜在目标。这加速了其研究进程,但麦克莱恩将目光投向了更大的群体。Facebook上据称有2.5亿游戏玩家,即使只是其中的一小部分去玩一个游戏—帮助科学家找到击败灰枯梢病的方式的游戏—其结果也相当可观了。

  星系动物园(Galaxy Zoo)计划使得众包科学(crowdsourcing science)的梦想首次变为现实并获得了真正的科学发现。

  2007年,天体物理学家克里斯·林托特(Chris Lintott)和凯文·沙温斯基(Kevin Schawinski)邀请民众积极上网去查看星系图像。不过这可不是单纯请他们来欣赏美丽的太空照片—这些照片往往非常模糊—而是请广大民众来帮忙进行分类,就根据他们所看到的来分类,它是碟状吗?看起来是否光滑?它是不是颗恒星?

  反响是巨大的,仅仅一天之后,他们的分类速度就达到了每小时7万次。

  “我们当然不会不知道互联网是这么运作的,你要么默默地失败,要么取得巨大成功。”林托特说。

  据林托特透露,现在已经有100万人签署了“查看星系滴状照片”的协议。不过,也许最重要的是,众人的努力已经产生了真正的可验证的科学,目前至少已经有25篇学术论文中使用到了公众分类的成果。

  该项目已经扩展为一个公民科学实验平台,被归入“宇宙动物园”(Zooniverse)项目之下。“宇宙动物园”是全球最大的公民科学众包网站,其迄今推出了17个科研实验,从“利用史上航海日志创造地球气候模型”到“现实生活中的癌症数据分析”到“行星猎人计划”等,其共同特点都是邀请大量非专业科研人员参与进去,帮助加速科研进程。

  游戏化

   如今,由于“宇宙动物园”项目已经为公民科学打造了牢固基础,一些科学家试图以游戏化的方式来进一步挖掘民众看上去似乎无限的潜力,以使数据问题的研究未来得到极大加速。

  例如,一款由世界知名慈善机构“英国癌症研究”开发的智能手机游戏“基因游戏”(GeneGame)将于今年晚些时候发布,届时,游戏的玩家将帮助识别癌症肿瘤样本中的遗传缺陷。与“星系动物园”的关键差异在于,科研将是此款游戏的一个间接后果,游戏玩法不会直接聚焦于科研细节。

  之所以推出此款游戏,是因为在2008年发布的一款名为“折叠它”(Foldit)的电脑游戏获得了成功。“折叠它”要求玩家折叠蛋白质,帮助研究人员了解药物和蛋白质互相影响的方式。

  现在这款名为“白蜡树”的Facebook游戏,“试图改变科学研究获取成果的方式”。这款宝石迷阵式的游戏由许多不同颜色的树叶排列而成,每种颜色的叶子都代表白蜡树基因序列中的一个核苷酸,游戏要求玩家分析并找出尽可能与参考模式相匹配的基因序列。这里的目标序列来自对致病真菌有天然免疫力的白蜡树,如果能发现其中有趣的变化,可能有助于进一步的研究。

  不过这款游戏是否能取得良好的科研成果,尚无法确定。在理想情况下,游戏化的科研项目,也将对受聘条款(玩家规则)产生革命性的影响。苏塞克斯大学(University of Sussex)科学政策研究员爱丽丝·贝尔(Alice Bell)认同这种说法。

  “在最好的情况下,我认为,(公民科学)产生参与感,这将建立对于科学和科学政策等一系列问题的认识,对于科学本身和邀请民众更深度介入制订科学政策都有好处。”但这是一个更高的标准,“白蜡树”等游戏能否做到这一点,仍有待观察。

来源:中国财富  作者:编译—林徵道
编辑:邓穗琪
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