5.3.2 Foldit

Foldit เป็นเกมพับโปรตีนที่ช่วยให้ผู้ที่ไม่ได้เป็นผู้เชี่ยวชาญสามารถมีส่วนร่วมในรูปแบบที่สนุกสนานได้

รางวัล Netflix ในขณะที่มีอารมณ์และชัดเจนไม่ได้แสดงให้เห็นถึงโครงการสายงานแบบครบวงจร ยกตัวอย่างเช่นใน Netflix Prize ส่วนใหญ่ผู้เข้าร่วมที่จริงจังมีการฝึกอบรมสถิติและการเรียนรู้ด้วยเครื่องหลายปี แต่โครงการเรียกแบบเปิดยังสามารถรวมผู้เข้าร่วมที่ไม่มีการฝึกอบรมอย่างเป็นทางการได้เช่นเดียวกับที่ Foldit ซึ่งเป็นเกมพับโปรตีน

โปรตีนพับเป็นกระบวนการที่ห่วงโซ่ของกรดอะมิโนจะอยู่ในรูปของมัน ด้วยความเข้าใจในกระบวนการนี้นักชีววิทยาสามารถออกแบบโปรตีนที่มีรูปทรงเฉพาะที่สามารถใช้เป็นยาได้ ทำให้โปรตีนมีแนวโน้มที่จะปรับตัวให้เข้ากับการกำหนดค่าพลังงานที่ต่ำที่สุดซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สมดุลระหว่างแรงผลักดันและแรงดึงต่างๆภายในโปรตีน (รูปที่ 5.7) ดังนั้นหากนักวิจัยต้องการที่จะคาดเดารูปร่างที่โปรตีนจะพับลงโซลูชันจะฟังง่ายเพียงแค่ลองกำหนดค่าที่เป็นไปได้ทั้งหมดคำนวณพลังงานและคาดการณ์ว่าโปรตีนจะพับลงในการกำหนดค่าพลังงานต่ำสุด ขออภัยเนื่องจากการกำหนดค่าที่เป็นไปได้ทั้งหมดนี้เป็นไปไม่ได้เนื่องจากมีการกำหนดค่าเป็นพันล้านและพันล้าน แม้จะมีเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันและในอนาคตที่เดือดดาลกำลังจะไม่ทำงาน ดังนั้นนักชีววิทยาจึงได้พัฒนาอัลกอริทึมที่ชาญฉลาดหลายอย่างเพื่อค้นหาค่าพลังงานที่ต่ำที่สุด อย่างไรก็ตามแม้จะมีจำนวนมหาศาลของความพยายามทางวิทยาศาสตร์และการคำนวณขั้นตอนวิธีเหล่านี้ยังคงห่างไกลจากที่สมบูรณ์แบบ

รูปที่ 5.7: การพับโปรตีน ภาพจาก "DrKjaergaard" / วิกิพีเดีย

David Baker และกลุ่มวิจัยของเขาที่มหาวิทยาลัย Washington เป็นส่วนหนึ่งของชุมชนของนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเพื่อสร้างแนวทางการคำนวณในการพับโปรตีน ในโครงการหนึ่ง Baker และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาระบบที่อนุญาตให้อาสาสมัครบริจาคเวลาที่ไม่ได้ใช้ในคอมพิวเตอร์เพื่อช่วยในการจำลองการพับโปรตีน ในทางกลับกันอาสาสมัครสามารถดูสกรีนเซฟเวอร์ที่แสดงการพับโปรตีนที่เกิดขึ้นได้ในคอมพิวเตอร์ของตน อาสาสมัครหลายคนเหล่านี้เขียนจดหมายถึง Baker และเพื่อนร่วมงานว่าพวกเขาคิดว่าพวกเขาสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ได้หากพวกเขาสามารถมีส่วนร่วมในการคำนวณได้ ดังนั้นจึงเริ่ม Foldit (Hand 2010)

Foldit จะเปลี่ยนกระบวนการพับโปรตีนให้เป็นเกมที่สามารถเล่นได้โดยทุกคน จากมุมมองของผู้เล่น Foldit ดูเหมือนจะเป็นปริศนา (รูป 5.8) ผู้เล่นจะถูกนำเสนอด้วยโครงสร้างโปรตีนสามมิติและสามารถดำเนินการได้ "ปรับแต่ง" "เลี้ยว" "สร้างใหม่" ซึ่งจะเปลี่ยนรูปร่างของมัน โดยการดำเนินการเหล่านี้ผู้เล่นจะเปลี่ยนรูปร่างของโปรตีนซึ่งจะเพิ่มหรือลดคะแนนของพวกเขา วิกฤตคะแนนจะถูกคำนวณขึ้นอยู่กับระดับพลังงานของการกำหนดค่าปัจจุบัน; การกำหนดค่าพลังงานต่ำทำให้ได้คะแนนที่สูงขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่งคะแนนจะช่วยแนะนำผู้เล่นในขณะที่พวกเขาค้นหาการกำหนดค่าพลังงานต่ำ เกมนี้เป็นไปได้เนื่องจาก - เช่นเดียวกับการคาดการณ์การให้คะแนนภาพยนตร์ในการพับโปรตีน Netflix Prize เป็นอีกกรณีหนึ่งซึ่งเป็นวิธีที่ง่ายกว่าในการตรวจสอบโซลูชันมากกว่าการสร้าง

รูปที่ 5.8: หน้าจอเกมสำหรับ Foldit ทำซ้ำโดยได้รับอนุญาตจาก http://www.fold.it

การออกแบบที่หรูหราของ Foldit ช่วยให้ผู้เล่นที่มีความรู้เกี่ยวกับชีวเคมีไม่เป็นทางการสามารถแข่งขันกับอัลกอริทึมที่ดีที่สุดที่ออกแบบโดยผู้เชี่ยวชาญ ในขณะที่ผู้เล่นส่วนใหญ่ไม่ได้ดีในงานมีผู้เล่นแต่ละรายเพียงไม่กี่คนและทีมเล็ก ๆ ที่เล่นเป็นพิเศษ ในความเป็นจริงในการแข่งขันแบบตัวต่อตัวกับผู้เล่น Foldit และอัลกอริธึมที่ล้ำสมัยผู้เล่นสร้างโซลูชันที่ดีกว่าสำหรับ 5 ใน 10 โปรตีน (Cooper et al. 2010)

Foldit และรางวัล Netflix มีความแตกต่างกันในหลาย ๆ ด้าน แต่ทั้งคู่มีส่วนร่วมในการเปิดช่องทางสำหรับโซลูชันที่สามารถตรวจสอบได้ง่ายกว่าการสร้าง ตอนนี้เราจะเห็นโครงสร้างเดียวกันในอีกรูปแบบหนึ่งที่แตกต่างกันมาก: กฎหมายสิทธิบัตร ตัวอย่างสุดท้ายของปัญหาการโทรแบบเปิดนี้แสดงให้เห็นว่าวิธีนี้สามารถนำมาใช้ในการตั้งค่าที่ไม่สามารถวัดได้อย่างเห็นได้ชัด