5.3.2 Foldit

Foldit یک بازی تاشو پروتئینی است که غیر متخصصان را قادر می سازد که به شیوه ای سرگرم کننده شرکت کنند.

جایزه Netflix، در حالی که نشاط بخش و روشن است، طیف گسترده ای از پروژه های باز تماس را نشان نمی دهد. به عنوان مثال، در جایزه Netflix بسیاری از شرکت کنندگان جدی سال ها آموزش در آمار و یادگیری ماشین. اما، پروژه های فراخواننده نیز می توانند شامل شرکت کنندگان که آموزش رسمی ندارند، همانطور که توسط Foldit، یک بازی تاشو پروتئینی نشان داده شده است.

پوشیدن پروتئین فرآیندی است که از طریق آن یک زنجیره اسید آمینه بر روی شکل خود می گیرد. با درک بهتر این فرایند، زیست شناسان می توانند پروتئین هایی با اشکال خاصی که می توانند به عنوان دارو استفاده شوند، طراحی کنند. بطور ساده، پروتئینها تمایل دارند به پیکربندی کمترین انرژی حرکت کنند، یک پیکربندی که فشارهای مختلف را متعادل می کند و درون پروتئین قرار می گیرد (شکل 5.7). بنابراین، اگر یک محقق بخواهد شکل بگیرد که پروتئین آن را تجزیه می کند، این راه حل ساده به نظر می رسد: فقط تمام پیکربندی های احتمالی را انجام دهید، انرژی های خود را محاسبه کنید و پیش بینی کنید که پروتئین به پیکربندی کم انرژی تبدیل خواهد شد. متأسفانه، تلاش تمام پیکربندی های ممکن از نظر محاسباتی غیرممکن است زیرا میلیاردها و میلیاردها پیکربندی بالقوه وجود دارد. حتی با قدرتمند ترین رایانه های موجود امروزه و در آینده قابل پیش بینی، نیروی بی رحم فقط کار نمی کند. بنابراین، متخصصان زیست شناسی بسیاری از الگوریتم های هوشمندانه را برای کارآمد برای پیکربندی کمترین انرژی جستجو کرده اند. اما علیرغم مقادیر زیادی تلاش علمی و محاسباتی، این الگوریتم ها هنوز به اندازه ای کامل نیستند.

شکل 5.7: تاشو پروتئین. حسن نیت ارائه میدهد از "DrKjaergaard" / ویکیپدیا .

دیوید بیکر و گروه تحقیقاتی او در دانشگاه واشنگتن بخشی از جامعه دانشمندان هستند که برای ایجاد رویکردهای محاسباتی برای تاول زدن پروتئین فعالیت می کنند. در یک پروژه، بیکر و همکارانش سیستمی را ایجاد کردند که به داوطلبان اجازه داده بود تا زمان استفاده نشده در رایانه خود را برای کمک به شبیه سازی تاخیر پروتئین کمک کنند. در عوض، داوطلبان می توانند یک محافظ صفحه نمایش را نشان دهند که نشانگر پوشاندن پروتئین است که در کامپیوتر خود اتفاق می افتد. تعدادی از این داوطلبان به بیکر و همکاران خود نوشتند که آنها فکر می کنند که می توانند در محاسبات شرکت کنند. و در نتیجه شروع Foldit (Hand 2010) .

Foldit فرایند تاخیر پروتئین را به یک بازی تبدیل می کند که می تواند توسط هر کسی بازی کند. از منظر بازیکن، Foldit به نظر می رسد پازل (شکل 5.8). بازیکنان با یک ساختار پروتئینی سه بعدی ارائه می شوند و می توانند عملیات "نیشگون گرفتن"، "سر و صدا"، "بازسازی" را تغییر دهند که شکل آن را تغییر می دهد. با انجام این عملیات، بازیکنان شکل پروتئین را تغییر می دهند که به نوبه خود نمره خود را افزایش می دهد یا کاهش می دهد. به طور کلاسیک، نمره بر اساس سطح انرژی پیکربندی فعلی محاسبه می شود. پیکره بندی انرژی پایین موجب افزایش نمرات می شود. به عبارت دیگر، نمره به بازیکنان کمک می کند که به دنبال تنظیمات کم انرژی باشند. این بازی تنها ممکن است زیرا درست مانند پیش بینی رتبه بندی فیلم در جایزه Netflix برنده شدن پروتئین نیز وضعیتی است که در آن راه حل های ساده تر از آنکه آنها را تولید کند بررسی شود.

شکل 5.8: صفحه بازی برای Foldit. با اجازه از http://www.fold.it تکثیر می شود.

طراحی ظریف Foldit بازیکنان با دانش رسمی کمی از بیوشیمی را قادر می سازد با بهترین الگوریتم های طراحی شده توسط کارشناسان رقابت کنند. در حالیکه اکثر بازیکنان در این کار خیلی خوب نیستند، تعداد کمی از بازیکنان و تیم های کوچک از بازیکنان استثنایی وجود دارد. در حقیقت، در یک رقابت سر و صدا بین بازیکنان Foldit و الگوریتم های پیشرفته، بازیکنان راه حل های بهتر را برای 5 از 10 پروتئین ایجاد کردند (Cooper et al. 2010) .

جایزه Foldit و Netflix از راه های مختلفی متفاوت است، اما هر دو آنها شامل دعوت های باز برای راه حل هایی هستند که از تولید آسان تر است. در حال حاضر، همان ساختار را در تنظیمات بسیار متفاوت دیگری خواهیم دید: قانون ثبت اختراع. این نکته نهایی از یک مشکل تماس open نشان می دهد که این رویکرد همچنین می تواند در تنظیمات مورد استفاده قرار گیرد که به وضوح قابل اندازه گیری نیستند.