5.3.2 Foldit
Foldit là một trò chơi gấp protein cho phép các chuyên gia không tham gia một cách thú vị.
Giải Netflix, trong khi gợi mở và rõ ràng, không minh họa đầy đủ các dự án cuộc gọi mở. Ví dụ, trong giải Netflix, hầu hết những người tham gia nghiêm túc đều có nhiều năm đào tạo về thống kê và học máy. Tuy nhiên, các dự án cuộc gọi mở cũng có thể liên quan đến những người tham gia không được đào tạo chính quy, như được minh họa bởi Foldit, một trò chơi gấp protein.
Protein gấp là quá trình mà qua đó một chuỗi các axit amin có hình dạng của nó. Với một sự hiểu biết tốt hơn về quá trình này, các nhà sinh vật học có thể thiết kế các protein với các hình dạng cụ thể có thể được sử dụng làm thuốc. Đơn giản hóa một chút, các protein có xu hướng chuyển sang cấu hình năng lượng thấp nhất của chúng, một cấu hình cân bằng các lần đẩy khác nhau và kéo trong protein (hình 5.7). Vì vậy, nếu một nhà nghiên cứu muốn dự đoán hình dạng mà protein sẽ gấp, giải pháp nghe có vẻ đơn giản: chỉ cần thử tất cả các cấu hình có thể, tính toán năng lượng của chúng và dự đoán protein sẽ gấp thành cấu hình năng lượng thấp nhất. Thật không may, cố gắng tất cả các cấu hình có thể là không thể tính toán bởi vì có hàng tỷ và hàng tỷ cấu hình tiềm năng. Ngay cả với những chiếc máy tính mạnh nhất hiện nay — và trong tương lai gần - sức mạnh vũ phu sẽ không hoạt động. Do đó, các nhà sinh vật học đã phát triển nhiều thuật toán thông minh để tìm kiếm cấu hình năng lượng thấp nhất một cách hiệu quả. Tuy nhiên, mặc dù số lượng lớn nỗ lực khoa học và tính toán, các thuật toán này vẫn còn xa hoàn hảo.
Hình 5.7: Gấp protein. Hình ảnh lịch sự của “DrKjaergaard” / Wikimedia Commons .
David Baker và nhóm nghiên cứu của ông tại Đại học Washington là một phần của cộng đồng các nhà khoa học làm việc để tạo ra các phương pháp tính toán để gấp protein. Trong một dự án, Baker và các đồng nghiệp đã phát triển một hệ thống cho phép các tình nguyện viên hiến tặng thời gian không sử dụng trên máy tính của họ để giúp mô phỏng gấp protein. Đổi lại, các tình nguyện viên có thể xem một bảo vệ màn hình hiển thị các nếp gấp protein đã xảy ra trên máy tính của họ. Một số tình nguyện viên đã viết cho Baker và các đồng nghiệp nói rằng họ nghĩ rằng họ có thể cải thiện hiệu suất của máy tính nếu họ có thể tham gia vào việc tính toán. Và do đó bắt đầu Foldit (Hand 2010) .
Foldit biến quá trình gấp protein thành một trò chơi có thể được chơi bởi bất cứ ai. Từ quan điểm của người chơi, Foldit có vẻ là một câu đố (hình 5.8). Người chơi được trình bày với một mớ ba chiều của cấu trúc protein và có thể thực hiện các hoạt động - "tinh chỉnh", "lung", "xây dựng lại" - thay đổi hình dạng của nó. Bằng cách thực hiện các hoạt động này người chơi thay đổi hình dạng của protein, do đó làm tăng hoặc giảm điểm số của họ. Quan trọng, điểm số được tính toán dựa trên mức năng lượng của cấu hình hiện tại; cấu hình năng lượng thấp hơn dẫn đến điểm số cao hơn. Nói cách khác, điểm số sẽ giúp hướng dẫn người chơi khi họ tìm kiếm cấu hình năng lượng thấp. Trò chơi này chỉ có thể xảy ra vì — giống như dự đoán xếp hạng phim trong Giải thưởng Netflix — gấp nếp protein cũng là một tình huống dễ kiểm tra các giải pháp hơn là tạo ra chúng.
Hình 5.8: Màn hình trò chơi cho Foldit. Sao chép theo sự cho phép của http://www.fold.it.
Thiết kế thanh lịch của Foldit cho phép người chơi có ít kiến thức chính thức về hóa sinh để cạnh tranh với các thuật toán tốt nhất được thiết kế bởi các chuyên gia. Trong khi hầu hết người chơi không đặc biệt giỏi trong nhiệm vụ này, có một vài người chơi cá nhân và các đội nhỏ của những người chơi đặc biệt. Trong thực tế, trong một cuộc cạnh tranh đầu-to-đầu giữa các cầu thủ Foldit và các thuật toán tiên tiến, các cầu thủ đã tạo ra các giải pháp tốt hơn cho 5 trong số 10 protein (Cooper et al. 2010) .
Foldit và giải thưởng Netflix khác nhau theo nhiều cách, nhưng cả hai đều liên quan đến các cuộc gọi mở cho các giải pháp dễ kiểm tra hơn tạo ra. Bây giờ, chúng ta sẽ thấy cùng một cấu trúc trong một bối cảnh rất khác: luật sáng chế. Ví dụ cuối cùng của một vấn đề cuộc gọi mở cho thấy rằng phương pháp này cũng có thể được sử dụng trong các thiết lập mà không rõ ràng là tuân theo định lượng.
