Медиатека

Наука в игровом формате: как видеоигры помогают делать открытия

За последние десятилетия в научной практике активно развивается направление, получившее название «гражданская наука» («citizen science»). Оно предполагает участие широкой аудитории — непрофессиональных исследователей и добровольцев — в сборе, обработке и анализе научных данных. Такой подход позволяет расширить масштаб исследований, повысить скорость обработки информации и укрепить связь обычных людей с научным сообществом.

Особое место в развитии гражданской науки заняли видеоигры. Учёные и геймдизайнеры объединились, чтобы дать миллионам людей возможность не просто хорошо проводить время, но и вносить свой вклад в науку. Геймификация позволила превратить рутинные и вычислительно сложные задачи — вроде анализа ДНК, построения нейронных карт или оптимизации квантовых систем — в увлекательный игровой процесс.

Таких проектов огромное количество — рассмотрим некоторые из них.

Foldit

Наверное, самый популярный из подобных проектов. Foldit — это онлайн-головоломка, разработанная в Вашингтонском университете. Задача игрока — найти максимально стабильную трёхмерную структуру белка. Разгадка структуры белка необходима для понимания того, как он функционирует, а это фундамент биоинженерии, которая, в свою очередь, даёт инструменты для решения многих проблем: синтеза новых белков, лечения заболеваний, управления экосистемами и борьбы с инвазивными видами, среди прочих.


Рис. 1 Пазл Foldit в категории «Дизайн малых молекул». 1

Геймплей: Необходимо складывать структуры выбранных белков как можно более идеально, используя инструменты, представленные в игре. Можно создавать свои стратегии — «рецепты» — и делиться ими; так игроки экспериментируют и совершенствуют их.

Некоторые из стратегий оказались намного эффективнее классических алгоритмов: за первые 3 недели существования игры пользователи разрешили структуру белка ретровирусной протеазы (M-PMV) — задача, с которой учёные боролись более 15 лет! 2

Игра доступна на платформах Linux, Windows и macOS, поддерживает несколько языков (в том числе русский). Узнать больше об игре, последних новостях, и, конечно, поиграть в нее можно тут: https://fold.it/

EteRNA

Онлайн-игра, разработанная учёными из Университета Карнеги-Меллона и Стэнфордского университета для свёртывания молекул РНК людьми в случаях, которые слишком затратны с точки зрения компьютерных вычислений.


Рис. 2 Обучение eteRNA. 3

Геймплей: Игрокам предлагают заданную форму РНК, а они подбирают нуклеотиды (A, U, C, G) так, чтобы итоговая форма их РНК совпала с заданной. В игру иногда вводятся различные ограничения, к примеру, на количество оснований, и иногда включаются молекулы, связанные с РНК и оказывающие влияние на энергию системы.

Лучшие решения голосованием выбираются для реального синтеза в лаборатории, а результаты возвращаются игрокам. Решения, предложенные игроками, помогают улучшать модели и предсказательные алгоритмы.

Сыграйте сами и помогите исследователям совершенствовать моделирование РНК: https://eternagame.org/

Eyewire

Eyewire — это онлайн-проект, созданный в Массачусетском технологическом институте (MIT), который предлагает игрокам исследовать трёхмерные изображения мозга, а именно — нейроны сетчатки.


Рис. 3 Процесс реконструкции нейронных сетей в Eyewire. 4

Геймплей: Игрок сравнивает соответствующие друг другу 3D- и 2D-изображения одного участка нейронной сети и вручную завершает реконструкцию. Реконструкции затем сравниваются между игроками, и всем начисляются очки в зависимости от соответствия достигнутому консенсусу. Игроки ранжируются в таблице лидеров на основе их вклада в общее количество очков. В игре часто проводятся специальные внутриигровые события, а в процессе доступен онлайн-чат.

Этот коллективный труд помогает исследователям создавать точные 3D-карты мозга и изучать, как он обрабатывает зрительную информацию.

Игра доступна прямо в браузере и не требует специальных знаний — достаточно любопытства и внимательности. Попробовать себя в роли «нейрокартографа» можно здесь (процесс сопровождает приятная музыка!): https://eyewire.org

EVE Online: Project Discovery

Project Discovery — это уникальная мини-игра внутри популярной MMPORPG Eve Online. Первый этап был посвящён классификации белков человека, второй — поиску экзопланет по данным космического телескопа Kepler, а третий — исследованиям COVID-19. Последняя итерация проекта Discovery сосредоточена на новом направлении — исследовании рака.


Рис. 4 Мини-игра в Project Discovery. 5

Геймплей: Игроки (или капсулёры) создают персонажа и проходят обучение EVE Online. После этого внутри игры можно присоединиться к проекту Discovery. За участие в проекте игроки получают внутриигровые награды.

Попробуйте и сами (есть на русском языке!): https://www.eveonline.com/ru/discovery

Phylo

Это платформа для использования «вычислительных мощностей человечества» для решения проблемы множественного выравнивания последовательностей. Дело в том, что анализ таких данных требует колоссальных вычислительных ресурсов и может занимать годы. Но если тысячи или миллионы игроков обрабатывают данные параллельно — процесс идёт гораздо быстрее. Поэтому команда разработчиков из Университета Макгилла превратила задачу выравнивания ДНК в цветную головоломку, где игроки вручную подправляют «ошибки» алгоритма.


Рис. 5 Процесс выравнивания последовательностей в Phylo. 6

Геймплей: Нужно выравнивать цветные блоки, представляющие собой нуклеотиды ДНК.

Попробуйте сами: https://phylo.cs.mcgill.ca/

Borderlands Science

Это встроенная мини-игра в популярной Borderlands 3, которая позволяет игрокам прямо во время игрового процесса помогать учёным расшифровывать последовательности ДНК микробиома человека. Проект создан в сотрудничестве между Gearbox Software, McGill University, Massively Multiplayer Online Science (MMOS) и The Microsetta Initiative.


Рис. 6 Один из уровней Borderlands Science. 7

Геймплей: В научном автомате на борту космической станции Sanctuary III игроку предлагают пройти головоломку, напоминающую аркадную игру. На экране появляются ряды разноцветных плиток — каждая из них соответствует фрагменту ДНК. Нужно выстроить их в правильной последовательности, чтобы получить наилучшее совпадение. Механика основана на принципах, схожих с проектом Phylo: игроки корректируют ошибки алгоритмов биоинформатического выравнивания, улучшая точность анализа микробных последовательностей.

Результат: Миллионы игроков внесли вклад в улучшение алгоритмов для анализа микробиома человека.

Проект всё ещё активен, поэтому обязательно попробуйте, если у вас установлена игра Borderlands 3.

Sea Hero Quest

Это мобильная игра с очень симпатичной графикой, разработанная компаниями Deutsche Telekom, Glitchers и учёными из University College London и Alzheimer’s Research UK. Она была создана для изучения навигации человека в пространстве — одной из первых функций, которая нарушается при болезни Альцгеймера.

К 2021 году после релиза в 2016 году в игру сыграли более 4,3 миллиона человек, предоставив учёным данные, на сбор которых традиционным исследованиям деменции потребовалось бы 17 600 лет. Они смогли выявить закономерности: как навигация связана с возрастом, полом и культурой, и как ранние нарушения пространственного ориентирования могут указывать на риск болезни Альцгеймера. 8


Рис. 7 Заставка игры Sea Hero Quest. 9

Геймплей: Игрок управляет небольшой лодкой, проходя уровни-лабиринты и ориентируясь по карте. Нужно запоминать повороты, контрольные точки и находить путь обратно.

Сейчас всё ещё можно поиграть в игру, а также присоединиться к листу ожидания нового проекта — станьте одними из первых, кто сформирует будущее когнитивного здоровья: https://www.seaheroquest.com/

Play to Cure: Genes in Space

И закончим на Play to Cure: Genes in Space — это научно-игровой проект, запущенный Cancer Research UK в 2014 году, чтобы помочь учёным анализировать реальные генетические данные пациентов с раком.


Рис. 8 Геймплей Play to Cure: Genes in Space. 10

Геймплей: Игрок управляет космическим кораблём, прокладывая маршрут через «космические поля» (на самом деле — реальные данные генетических мутаций). Линия маршрута показывает учёным, где могут находиться генетические вариации, связанные с риском рака. Каждый образец ДНК анализируется несколькими игроками — это позволяет повысить точность и исключить случайные ошибки.

Узнать больше о проекте и скачать игру можно тут: https://scistarter.org/play-to-cure-genes-in-space

Прокладывайте маршруты в далёких галактиках, решайте головоломки, путешествуйте на лодке по бескрайним океанам — и одновременно продвигайте науку вперёд; к тому же, всё это можно делать, не отходя от компьютера или даже от мобильного телефона. Каждый полёт, каждая решённая головоломка, каждая победа объединяет миллионы людей с одной целью — сделать новый научный прорыв. Надеемся, это вдохновит вас попробовать такие игры — или даже создать свою.


Список литературы

1. https://fold.it/.

2. https://www.huffpost.com/entry/aids-protein-decoded-gamers_n_970113.

3. https://eternagame.org/.

4. https://eyewire.org.

5. https://www.eveonline.com/ru/discovery.

6. https://phylo.cs.mcgill.ca/.

7. https://borderlands.2k.com/news/borderlands-science/.

8. https://www.seaheroquest.com/.

9. https://www.telekom.com/en/corporate-responsibility/corporate-responsibility/sea-hero-quest-game-for-good-587134.

10. .

Оставьте заявку любым удобным
для вас способом

Почта

Записаться на демонстрацию по эл. почте

Звонок

Записаться на демонстрацию по телефону

Новый канал «В наличии»!
Закрыть
Новый канал «В наличии»!
Только товары на складе с ценой и ничего лишнего.
Подписаться →