5.3.2 Foldit

Foldit adalah permainan protein-lipat yang membolehkan bukan pakar untuk berpartisipasi dalam cara yang menyeronokkan.

Hadiah Netflix, sementara evokatif dan jelas, tidak menggambarkan pelbagai jenis projek panggilan terbuka. Sebagai contoh, dalam Hadiah Netflix kebanyakan peserta yang serius telah berlatih dalam statistik dan pembelajaran mesin. Tetapi, projek panggilan terbuka juga boleh melibatkan peserta yang tidak mempunyai latihan formal, seperti digambarkan oleh Foldit, permainan protein-lipat.

Lipat protein adalah proses di mana rantai asid amino mengambil bentuknya. Dengan pemahaman yang lebih baik mengenai proses ini, ahli biologi boleh merancang protein dengan bentuk tertentu yang boleh digunakan sebagai ubat. Memudahkan sedikit, protein cenderung bergerak ke konfigurasi tenaga terendah mereka, suatu konfigurasi yang mengimbangi pelbagai tolakan dan menarik dalam protein (angka 5.7). Oleh itu, jika seorang penyelidik ingin meramalkan bentuk protein yang akan dilipat, penyelesaiannya mudah: cuba semua konfigurasi yang mungkin, kirakan tenaga mereka, dan meramalkan bahawa protein akan melipatgandakan konfigurasi tenaga terendah. Malangnya, cuba semua konfigurasi yang mungkin dikira tidak dapat dikira kerana terdapat berbilion-bilion dan berbilion konfigurasi yang berpotensi. Walaupun dengan komputer yang paling berkuasa tersedia hari ini-dan dalam masa depan yang tidak dapat dikawal, kuasa tidak akan berfungsi. Oleh itu, ahli biologi telah membangunkan algoritma pintar untuk mencari konfigurasi tenaga terendah. Tetapi, walaupun banyak usaha saintifik dan pengkomputeran, algoritma ini masih jauh dari sempurna.

Rajah 5.7: Protein lipatan. Gambar ihsan dari "DrKjaergaard" / Wikimedia Commons .

David Baker dan kumpulan penyelidikannya di University of Washington adalah sebahagian daripada masyarakat saintis yang bekerja untuk membuat pendekatan komputasi untuk lipatan protein. Dalam satu projek, Baker dan rakan sekerja mengembangkan sistem yang membolehkan sukarelawan untuk mendermakan masa yang tidak digunakan pada komputer mereka untuk membantu liputan protein simulasi. Sebagai balasan, sukarelawan boleh menonton screensaver yang menunjukkan lipatan protein yang berlaku di komputer mereka. Beberapa sukarelawan ini menulis kepada Baker dan rakan sekerja mengatakan bahawa mereka fikir bahawa mereka boleh memperbaiki prestasi komputer jika mereka boleh terlibat dalam pengiraan. Dan dengan itu memulakan Foldit (Hand 2010) .

Foldit mengubah proses lipatan protein ke dalam permainan yang dapat dimainkan oleh siapa saja. Dari perspektif pemain, Foldit nampaknya menjadi teka-teki (angka 5.8). Pemain dipersembahkan dengan struktur protein tiga dimensi dan boleh melakukan operasi- "tweak," "menggoyangkan," "membina semula" - yang mengubah bentuknya. Dengan melakukan operasi ini pemain mengubah bentuk protein, yang seterusnya meningkatkan atau menurunkan skor mereka. Secara kritis, skor dikira berdasarkan tahap tenaga konfigurasi semasa; konfigurasi tenaga rendah menghasilkan skor yang lebih tinggi. Dengan kata lain, skor membantu membimbing pemain apabila mereka mencari konfigurasi tenaga rendah. Permainan ini hanya mungkin kerana-seperti meramalkan penarafan filem dalam lipatan Netflix Prize-protein juga merupakan keadaan di mana lebih mudah untuk memeriksa penyelesaian daripada menjana mereka.

Rajah 5.8: Skrin Permainan untuk Foldit. Diterbitkan semula dengan izin dari http://www.fold.it.

Reka bentuk elegan Foldit membolehkan para pemain dengan pengetahuan sedikit tentang biokimia untuk bersaing dengan algoritma terbaik yang direka oleh pakar. Walaupun kebanyakan pemain tidak begitu baik dalam tugas itu, terdapat beberapa pemain individu dan pasukan kecil pemain yang luar biasa. Sebenarnya, dalam persaingan antara pemain antara Foldit dan algoritma terkini, pemain mencipta penyelesaian yang lebih baik untuk 5 daripada 10 protein (Cooper et al. 2010) .

Hadiah Netflix dan Netflix berbeza dalam banyak cara, tetapi kedua-duanya melibatkan panggilan terbuka untuk penyelesaian yang lebih mudah untuk diperiksa daripada menjana. Kini, kita akan melihat struktur yang sama dalam satu lagi persekitaran yang sangat berbeza: undang-undang paten. Contoh terakhir masalah panggilan terbuka ini menunjukkan bahawa pendekatan ini juga boleh digunakan dalam tetapan yang tidak jelas dapat diterima untuk kuantifikasi.