5.3.2 Foldit
Foldit is een eiwitvouwspel waarmee niet-experts op een leuke manier kunnen deelnemen.
De Netflix-prijs illustreert niet het hele scala aan open call-projecten, hoewel ze suggestief en duidelijk zijn. In de Netflix-prijs bijvoorbeeld, hadden de meeste serieuze deelnemers jarenlange training in statistiek en machine learning. Maar open call-projecten kunnen ook deelnemers omvatten die geen formele training hebben, zoals werd geïllustreerd door Foldit, een eiwitvouwgame.
Eiwitvouwing is het proces waarbij een keten van aminozuren zijn vorm aanneemt. Met een beter begrip van dit proces, zouden biologen eiwitten met specifieke vormen kunnen ontwerpen die als geneesmiddelen kunnen worden gebruikt. Vereenvoudigend wat, proteïnen neigen om naar hun laagste energieconfiguratie, een configuratie te bewegen die de diverse duwt en trekt binnen het proteïne (figuur 5.7) in evenwicht brengt. Dus, als een onderzoeker de vorm wil voorspellen waarin een eiwit zal vouwen, klinkt de oplossing simpel: probeer alle mogelijke configuraties, bereken hun energieën en voorspel dat het eiwit in de configuratie met de laagste energie vouwt. Helaas is het onmogelijk om alle mogelijke configuraties uit te proberen, omdat er miljarden en miljarden potentiële configuraties zijn. Zelfs met de krachtigste computers die tegenwoordig beschikbaar zijn - en binnen afzienbare tijd - zal brute kracht gewoon niet werken. Daarom hebben biologen veel slimme algoritmen ontwikkeld om efficiënt naar de configuratie met de laagste energie te zoeken. Maar ondanks enorme hoeveelheden wetenschappelijke en computationele inspanningen zijn deze algoritmen nog steeds verre van perfect.
Afbeelding 5.7: Eiwitvouwing. Met dank aan "DrKjaergaard" / Wikimedia Commons .
David Baker en zijn onderzoeksgroep aan de Universiteit van Washington maakten deel uit van de gemeenschap van wetenschappers die werken aan het maken van computationele benaderingen voor het vouwen van eiwitten. In één project ontwikkelden Baker en zijn collega's een systeem waarmee vrijwilligers ongebruikte tijd op hun computers konden doneren om het vouwen van de eiwitvouw te vergemakkelijken. In ruil daarvoor konden de vrijwilligers een screensaver zien die de eiwitvouwing op hun computer liet zien. Verschillende van deze vrijwilligers schreven aan Baker en zijn collega's dat ze van mening waren dat ze de prestaties van de computer konden verbeteren als ze betrokken konden raken bij de berekening. En zo begon Foldit (Hand 2010) .
Foldit maakt het proces van eiwitvouwen tot een spel dat door iedereen kan worden gespeeld. Vanuit het perspectief van de speler lijkt Foldit een puzzel te zijn (figuur 5.8). Spelers krijgen een driedimensionale wirwar van eiwitstructuren te zien en kunnen bewerkingen uitvoeren - "tweaken", "wiebelen", "herbouwen" - die van vorm veranderen. Door deze operaties uit te voeren, veranderen spelers de vorm van het eiwit, wat op zijn beurt de score verhoogt of verlaagt. Kritisch wordt de score berekend op basis van het energieniveau van de huidige configuratie; lagere energieconfiguraties resulteren in hogere scores. Met andere woorden, de score helpt de spelers te begeleiden bij het zoeken naar energiezuinige configuraties. Deze game is alleen mogelijk omdat, net zoals het voorspellen van filmbeoordelingen in de Netflix Prize, het vouwen van proteïnen ook een situatie is waarbij het eenvoudiger is om oplossingen te controleren dan deze te genereren.
Afbeelding 5.8: Spelscherm voor Foldit. Overgenomen met toestemming van http://www.fold.it.
Het elegante ontwerp van Foldit stelt spelers met weinig formele kennis van biochemie in staat te concurreren met de beste algoritmen die door experts zijn ontworpen. Hoewel de meeste spelers niet bijzonder goed zijn in deze taak, zijn er een paar individuele spelers en kleine teams van spelers die uitzonderlijk zijn. In feite creëerden de spelers in een onderlinge competitie tussen Foldit-spelers en ultramoderne algoritmen betere oplossingen voor 5 van de 10 eiwitten (Cooper et al. 2010) .
Foldit en de Netflix-prijs verschillen in veel opzichten, maar beide hebben betrekking op open oproepen voor oplossingen die gemakkelijker kunnen worden gecontroleerd dan gegenereerd. Nu zullen we dezelfde structuur in nog een andere heel andere omgeving zien: octrooirecht. Dit laatste voorbeeld van een open call-probleem laat zien dat deze aanpak ook kan worden gebruikt in omgevingen die niet overduidelijk vatbaar zijn voor kwantificering.
