[Информатика и Вычислительная Техника (ИВТ). ИжГТУ. Ижевск] 
Исследователи из Университета штата Вашингтон (University of Washington) намерены использовать энергию любителей компьютерных игр, которую они тратят на виртуальную оборону Земли от инопланетных захватчиков или освобождение принцесс, для борьбы с реальными врагами человечества - смертельными болезнями, в том числе СПИДом и раком.
Ученые превратили решение одной из насущных задач молекулярной биологии - выяснение трехмерной структуры белковых молекул - в увлекательную компьютерную игру, получившую название Foldit.
"Мы надеемся изменить и способы получения научного знания, и тех, кто этим занимается. Наша конечная цель - дать обычным людям игру, которая может сделать их кандидатами на Нобелевскую премию", - сказал один из авторов игры профессор Зоран Попович (Zoran Popovic) на презентации проекта в Балтиморе. Его слова цитируются в сообщении университета.
Белки - огромные органические молекулы, состоящие из многих тысяч атомов. В организме человека насчитывается более 100 тысяч видов белковых молекул, они формируют каждую клетку в нашем теле, определяют реакции иммунной системы. Каждая молекула свернута в сложнейшую трехмерную структуру, которая определяет многие особенности ее функционирования.
Компьютер может вычислить все возможные трехмерные формы белка, но эта математическая проблема настолько сложна, что на ее решение даже все машины мира потратят столетия.
Для увеличения мощности исследователи обратились к так называемым "сетям распределенных вычислений". В рамках этого подхода вычисления проводятся на компьютерах добровольцев по всему миру: любой желающий может установить у себя программу-клиент, которая во время простоя будет проводить расчеты в интересах проекта, а затем отсылать их на сервер.
Такой подход используется, в частности, для поиска сигналов внеземных цивилизаций в потоке данных, полученных от радиотелескопов, в рамках проекта SETI@home. Подобный проект для исследования трехмерной структуры белка - Folding@home - был запущен командой исследователей из Стэнфордского университета еще в 2000 году, и к 2007 году стал крупнейшим проектом такого типа.
Один из авторов Foldit профессор биохимии Дэвид Бейкер (David Baker) в 2005 году создал собственный проект Rosetta@home, который использовал машинное время компьютеров добровольцев по всему миру. Но даже 200 тысяч добровольцев было недостаточно.
"Слишком много возможностей должен перебрать компьютер в поисках правильной. Подход, подобный Rosetta@home, хорошо работает на небольших белковых молекулах, но чем большие молекулы мы берем, тем задача становится труднее и труднее, а компьютеры часто ошибаются. Люди, используя свою интуицию, могут дать правильный ответ значительно быстрее", - считает Бейкер.
Foldit - первый программный проект в биологии, который обращается к добровольцам не с просьбой предоставить простаивающие мощности их компьютеров или игровых приставок, но приглашает их активно участвовать в поиске. В игре используется естественная способность человека к пространственному мышлению, решению задач на распознавание трехмерных образов. При этом от игрока не требуется квалификация биолога, более того, она не даст никакого преимущества в игре.
Бейкер отмечает, что его 13-летний сын быстрее расшифровывает структуру белка, чем он сам. "Я представляю себе, что где-то в Индонезии есть 12-летний подросток, который сможет проделать это просто в своем воображении", - считает ученый.
Исследователи надеются, что со временем в развитии биологии будут играть большую роль одаренные люди, которые от природы наделены способностью видеть трехмерную структуру белка.
"Некоторые люди могут просто взглянуть на игру и менее чем в две минуты набрать рекордное количество очков. Они даже не могут объяснить, как они это делают", - говорит Попович.
Внешне игра выглядит как "тетрис 21 века", где разноцветные геометрические "змеи" заполняют экран. Начальные уровни обучают правилам, тем самым законам физики, которые сворачивают белковые молекулы в трехмерные фигуры, являющиеся ключом к биологическим загадкам - от болезни Альцгеймера до вакцин.
Через 20 минут обучения участник игры чувствует себя так, будто он играет в видеоигру, на самом же деле он щелкает мышкой во имя медицинской науки.
Разработчики проекта потратили больше года на то, чтобы сделать игру и достаточно увлекательной, и дающей точные результаты.
Почти тысяча игроков тестировала систему на прошедшей неделе, используя белки, форма которых уже известна. На этой неделе разработчики откроют доступ к игре для всех желающих и введут в систему белки, форма которых пока неизвестна.
С осени участники игры смогут участвовать не только в изучении существующих белков, но и в создании новых, еще не существующих молекул, например, ферментов, расщепляющих токсичные отходы или абсорбирующих углекислый газ из воздуха.
В конечном итоге ученые рассчитывают дать игрокам возможность "сразиться" с такими заклятыми врагами человека, как возбудители СПИДа или малярии, предполагая, что участники проекта создадут белковые молекулы, которые смогут блокировать вирусы. Молекулы с удачной "конструкцией" будут синтезированы в лаборатории Бейкера и протестированы в чашке Петри, а игроков-победителей упомянут в числе авторов публикации.
"Я надеюсь, что значительная часть человечества со временем будет увлечена решением критических медицинских проблем", - считает Бейкер.
Foldit включает в себя элементы многопользовательской игры, которая предполагает возможность создания команд игроков, их общение в ходе игры (чат). Исследователи планируют со временем собирать информацию о действиях участников игры, чтобы увидеть, как решают задачи самые удачливые из них. Эти данные будут использованы для обновления игры. www.rian.ru [Информатика и Вычислительная Техника (ИВТ). ИжГТУ. Ижевск]
|