5.3.2 Foldit

Foldit הוא משחק קיפול חלבון המאפשר לא מומחים להשתתף בצורה כי הוא כיף.

פרס נטפליקס, אף שהוא מעורר ומבהיר, אינו ממחיש את מלוא טווח הפרויקטים של שיחות פתוחות. לדוגמה, בפרס נטפליקס רוב המשתתפים הרציניים עברו שנים של הכשרה בסטטיסטיקה ובלמידה ממוחשבת. אבל, פרויקטים להתקשר פתוח יכול לכלול גם משתתפים שאין להם הכשרה רשמית, כפי שהודגם על ידי Foldit, משחק קיפול חלבון.

קיפול חלבונים הוא תהליך שדרכו שרשרת של חומצות אמינו לובשת את צורתה. עם הבנה טובה יותר של תהליך זה, ביולוגים יכולים לעצב חלבונים עם צורות ספציפיות שניתן להשתמש בהם כתרופות. לפשט לא מעט, חלבונים נוטים לעבור לתצורה האנרגיה הנמוך ביותר שלהם, תצורה המאזנת את דחיפות שונות ומושך בתוך החלבון (איור 5.7). לכן, אם חוקר רוצה לחזות את הצורה שבה חלבונים יקפל, הפתרון נשמע פשוט: פשוט לנסות את כל התצורות האפשריות, לחשב את האנרגיות שלהם, ולחזות כי החלבון יקפל לתצורה האנרגיה הנמוכה ביותר. למרבה הצער, מנסה את כל התצורות האפשריות הוא אפשרי מבחינה חישובית כי יש מיליארדים מיליארדים של תצורות פוטנציאליות. אפילו עם המחשבים החזקים ביותר הזמינים כיום - ובכוח העתידי העתידי - הוא פשוט לא יעבוד. לכן, ביולוגים פיתחו אלגוריתמים חכמים רבים כדי לחפש ביעילות את תצורת האנרגיה הנמוכה ביותר. אבל למרות הכמויות המאסיביות של המאמץ המדעי והמחשוב, האלגוריתמים הללו עדיין רחוקים מלהיות מושלמים.

איור 5.7: קיפול חלבונים. תמונה באדיבות "DrKjaergaard" / Wikimedia Commons .

דייויד בייקר וקבוצת המחקר שלו באוניברסיטת וושינגטון היו חלק מקהילת המדענים שעבדו כדי ליצור גישות חישוביות לקיפול חלבונים. בפרויקט אחד, פיתחו בייקר ועמיתיו מערכת המאפשרת למתנדבים לתרום זמן שלא נעשה בו שימוש במחשבים שלהם כדי לסייע בסימולציה של חלבונים. בתמורה, המתנדבים יכלו לצפות בשומר מסך המציג את קיפול החלבון המתרחש במחשב שלהם. כמה מתנדבים אלה כתבו לבייקר ועמיתיו, כי הם חושבים שהם יכולים לשפר את הביצועים של המחשב אם הם היו יכולים להיות מעורבים בחישוב. וכך החל Foldit (Hand 2010) .

Foldit הופך את תהליך קיפול חלבונים לתוך משחק זה יכול להיות שיחק על ידי מישהו. מנקודת המבט של השחקן, Foldit נראה פאזל (איור 5.8). שחקנים מוצגים עם סבך תלת-ממדי של מבנה חלבון ויכולים לבצע פעולות - "לצבוט", "להתנועע", "לבנות מחדש" - לשנות את צורתו. על ידי ביצוע פעולות אלה שחקנים לשנות את הצורה של החלבון, אשר בתורו מגדילה או מקטין את הציון שלהם. באופן ביקורתי, הציון מחושב על בסיס רמת האנרגיה של התצורה הנוכחית; אנרגיה נמוכה יותר תצורות התוצאה ציונים גבוהים יותר. במילים אחרות, התוצאה מסייעת להנחות את השחקנים כאשר הם מחפשים תצורות אנרגיה נמוכה. משחק זה אפשרי רק משום ש-בדיוק כמו בחיזוי דירוגים בסרטון בקפל נטפליקס-חלבונים הוא גם מצב שבו קל יותר לבדוק פתרונות מאשר ליצור אותם.

איור 5.8: מסך משחק עבור Foldit. שוחזר באישור מ- http://www.fold.it.

העיצוב האלגנטי של Foldit מאפשר לשחקנים בעלי ידע פורמלי קצר בביוכימיה להתחרות עם האלגוריתמים הטובים ביותר שעוצבו על ידי מומחים. בעוד רוב השחקנים אינם טובים במיוחד במשימה, ישנם כמה שחקנים בודדים וקבוצות קטנות של שחקנים שהם יוצאי דופן. למעשה, בתחרות ראש בראש בין שחקני Foldit ואלגוריתמים משוכללים, השחקנים יצרו פתרונות טובים יותר עבור 5 מתוך 10 חלבונים (Cooper et al. 2010) .

Foldit ואת פרס נטפליקס הם שונים במובנים רבים, אבל שניהם כוללים שיחות פתוחות עבור פתרונות שקל יותר לבדוק מאשר ליצור. עכשיו, נראה את אותו המבנה עוד הגדרה שונה מאוד: חוק הפטנטים. דוגמא אחרונה זו לבעיה של שיחה פתוחה מראה כי גישה זו יכולה לשמש גם בהגדרות שאינן ניתנות לכימות.