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2019年，國際權威期刊《自然》（Nature）刊登了一篇論文，內容分析了幾種蛋白質結構[1]，作者之一叫福迪特·普雷爾（Foldit Players）。
翻看這位作者的論文列表，會發現他學術水平很高。早在2010年，他關於蛋白質的研究就發表在了《自然》[2]。除此之外，福迪特還先後在《自然通訊》（Nature Communication），《美國國家科學院院刊》（PNAS）等多個權威期刊發表過論文。
其實，我就是福迪特·普雷爾。
準確地說，我是他的1/800000。
幾十萬人的折疊遊戲
福迪特·普雷爾，Foldit Players，真正的翻譯是「Foldit玩家」。
而Foldit，是一款讓玩家參與折疊蛋白質結構的線上遊戲。
蛋白質是生命的基本組成之一，其結構解析，對了解生命本質和藥物設計都有重要意義。
不過，蛋白質的空間結構極其龐雜：由氨基酸組成的多肽鏈折疊盤旋而成。雖然計算機可以根據蛋白質的氨基酸序列，預測出空間結構，但這需要大量運算，得到的結果也不夠準確。
也許，是時候讓我們的腦子登場了——人腦很擅長處理三維空間構造。因此，Foldit希望能利用人類這種思維優勢，幫忙分析蛋白質結構。
遊戲的開發者將蛋白質結構轉化為一個個謎題，玩家通過彎折、拖拽等操作，找到優化結構的方法，從而解決謎題。
Foldit遊戲界面 | 圓的方塊
目前，有大約80萬玩家參與了Foldit。
2010年《自然》雜誌刊登了一篇預測蛋白質結構的論文，5萬7千名玩家貢獻了分析結果。玩家們集思廣益，在解析蛋白質如何折疊的表現上，超過了程序算法[2]。
2011年，Foldit玩家更是幫了大忙，他們幫助解讀了一種逆轉錄病毒蛋白酶（M-PMV）的結構。這種蛋白酶是愛滋病毒在人體細胞中繁殖的關鍵，而對它的結構解析是一個十五年都沒能解決的科學問題。在遊戲中，玩家們破解它的結構，只用了不到3周[3,4]。
對抗新冠病毒，Foldit也在做著自己的貢獻。目前，社區中最火熱的項目之一，名叫「冠狀病毒結合蛋白設計」（Coronavirus Binder Design）。玩家需要設計一種能和冠狀病毒刺突蛋白結合的新蛋白，從而阻止病毒與人類受體相互作用，這對新冠特效藥的開發有重要意義。
Foldit中關於冠狀病毒的謎題 | fold.it
與任何遊戲一樣，Foldit玩家有積分，有公會，也有排行榜。目前，積分最高的是一名德國玩家，名叫mirp，隸屬於全服最強公會「科學給我沖」（Go Science），這個公會在「小分子設計」等多個領域保持總積分第一。緊隨其後的「人擇夢想」（Anthropic Dreams）公會，他們在「結構預測」等類別中排在榜首。
兩家頂級公會在細分領域的積分排名 | fold.it
在Foldit的官網，有一個頁面專門記錄了Foldit玩家參與的學術論文，翻看長長的列表，不得不感嘆大眾智慧的力量。
Foldit玩家參與的部分學術論文 | fold.it
為什麼科研需要遊戲？
除了Foldit頂用到的空間思維能力，在模式識別、多方博弈等領域，人的表現有時比機器或者數學模型更好。因此，越來越多的科研項目藏身在遊戲中，等待著人民大眾發揮智慧。
《無主之地》（Borderlands）是一款著名的打槍遊戲。在系列新作《無主之地3》中，你會在角落發現一臺遊戲機，裡面有一個排列方塊的拼圖小遊戲。玩這個遊戲，玩家就能幫助科學家繪制和對比腸道微生物DNA資訊[5]。
無主之地3中科學小遊戲截圖 | borderlands.com
方塊拼圖遊戲和微生物DNA有什麼關係？
其實，遊戲中不同色彩的小方塊就代表了微生物DNA的核苷酸。
微生物DNA鏈特別龐雜，現有的計算機精度不夠，在整理此類數據時，容易積累大量的微小錯誤。因此，遊戲開發者將DNA的核苷酸轉化為小方塊，而玩家需要把它們排列到正確的位置上，這一過程，就能幫科學家挑出真實數據中的錯誤。
通關這款遊戲的獎勵是——《無主之地3》中人物的限量款皮膚。
無論是Foldit，還是《無主之地3》中的科學遊戲，人類其實都在扮演工具人的角色：幫助機器分析或者糾錯。
人類智慧得到最充分發揮的領域，還是人與人之間的博弈，最典型的例子就是買賣交易。
現在很多人家裡都安裝了太陽能，有時產的電多了，就想賣出去。但是這些零碎的電不適合併入電網，最佳方式是直接賣給鄰居。
怎麼賣，賣多少，買給誰，怎麼定價。這些問題加起來，使這種點對點（P2P）的私人電力交易變得無比龐雜。
有一個團隊，想通過研究能源買賣中的互動與博弈，建立合適的模型，從而幫管理者制定合適的政策。
起初，研究者利用數學模型，分析實驗受訪者的交易過程。但是後來他們發現，相比冷冰冰的數學模型，卡片遊戲的形式，更能激發受訪者的參與度，從而更真實地反應交易中的種種博弈。於是，他們索性開發了一款名為「Watts the Deal」的桌遊[6]。
Watts the Deal遊戲界面 | wattsthedeal.org
遊戲參與者將扮演住戶的角色，他們需要在其他玩家的電力買賣中，滿足自己家的能源需求。
研究團隊從大量玩家的互動中，不斷吸取經驗，改進自己的理論模型，從而更準確地反應真實世界的樣子。
Watts the Deal桌遊現場 | wattsthedeal.org
現在，研究者們開源了遊戲的素材，人們可以免費下載列印，呼朋喚友一起玩。
試問，誰不想來一場燒腦的能源買賣呢？
真正的「民科」
無論是80萬人參與的Foldit，還是三五好友就能玩的「Watts the Deal」，遊戲目的都是讓公眾參與科學研究。
這或許算是真正的「民科」。不過，這裡的「民科」，準確來說是公民科學（Citizen Science），也就是號召大家一起出力解決科學問題。
公民科學的概念早已有之。
20世紀早期，業餘天文愛好者會幫天文學家觀測記錄彗星的軌跡；現在，觀鳥愛好者會幫助生物學家記錄鳥群遷移路線，從而保護特定的鳥類種群；互聯網普及後，公眾更容易參與研究項目，形式也更多樣，遊戲就是其中之一。
看到這裡，有些朋友就要問了：「唉，我不玩遊戲咋整？是不是沒有發Nature的機會了？」
不不不，其實你只要下載個程序，就能開啟宏大的科研探索。
如今，很多科學實驗會產生海量數據，而分析這些數據需要大量算力。一些研究者就想讓大眾參與數據分析的過程。說白了，就是蹭一下大眾們的CPU。
公眾參與的科學計算項目中，BOINC最為知名。
準確地說，BOINC是一個分布式計算平臺，很多研究組將項目打包放在BOINC上，希望大眾下載參與。從這一點上看，BOINC在公眾科學中扮演的角色堪比遊戲界的Steam。
實時統計顯示，當前時間正有將近10萬名活躍的義工為BOINC平臺貢獻著自己的算力 | Boinc.berkeley.edu
BOINC這個平臺前身是SETI@Home，SETI是Search for Extraterrestrial Intelligence的簡寫，SETI@Home翻譯過來就是：在家尋找外星智能生命。
SETI@Home項目自1999年開始運行，下載他們的一個小程序，就能讓自己的電腦在空閒時間，幫忙分析大型射電望遠鏡采集的無線電信號，尋找外星智能存在的證據。
SETI@Home運行界面 | LGPL, wikimedia
2005年項目停止時，SETI@Home也沒發現外星人的蛛絲馬跡。不過，在此期間，這個項目擁有了500萬參與者，積累了近200萬年的CPU運行時間，處理了超過13億個數據單元。
SETI@Home的成功，讓更多科研機構，領略了民間力量的強大。於是很多「在家」（@Home）研究項目奔湧而出，匯聚到了BOINC。
這其中有：「宇宙在家」（Cosmology@Home），研究宇宙模型及其相幹的物理天文學資訊；「強子對撞機在家」（LHC@Home），協助設計並改善LHC粒子加速器；「藥品發現在家」（DrugDiscovery@Home），研發藥物以治療人類疾病。
瀏覽BONIC項目列表時，我甚至看到了「中科院在家」（CAS@Home）。
BONIC部分項目列表 | Boinc.berkeley.edu
這些項目通過世界人民的努力，不斷產出科研成果。
比如，2019年發表在《物理評論D》（Phys. Rev. D）上的一篇論文，名為《Einstein@Home對於仙後座A，Vela Jr.和G347.3的延續引力波之搜索結果》[7]。論文中引力波天文臺的海量數據分析，就多虧了「愛因斯坦在家」（Einstein@Home）義工們提供的強大計算能力。
讓我們建一個新巴別塔
玩著Foldit謎題，看著BOINC運行時的界面，想到還有幾十萬人在幹同樣的事。
恍惚間，覺得這還真是了不起。
聖經中有一則「巴別塔」的典故。起初，人們說著同一種語言，大家心裡全無芥蒂，準備齊心協力蓋一座直通天際的高塔。上帝見了，十分不悅，於是把人們的語言打亂，讓他們分散各地。從此，人類充滿了誤解、隔膜與紛爭。
如今，遊戲和分布式計算扮演起「同一種語言」的角色。借此，人類也許有機會去蓋起科學的高塔。
PS：趕緊去翻一翻BOINC的項目列表，下一篇Nature，你就是共同作者！
題圖來源：borderlands.com
參考文獻：
[1]Koepnick, B., Flatten, J., Husain, T.et al.De novo protein design by citizen scientists.Nature570,390–394 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1274-4
[2]Cooper, S., Khatib, F., Treuille, A.et al.Predicting protein structures with a multiplayer online game.Nature466,756–760 (2010). https://doi.org/10.1038/nature09304
[3]Khatib, F., DiMaio, F., Cooper, S.et al.Crystal structure of a monomeric retroviral protease solved by protein folding game players.Nat Struct Mol Biol18,1175–1177 (2011). https://doi.org/10.1038/nsmb.2119
[4]Praetorius, Dean.Gamers Decode AIDS Protein That Stumped Researchers For 15 Years In Just 3 Weeks. The Huffington Post. 2011-09-19[17 November2016].
[5]https://borderlands.com/zh-CN/news/2020-04-07-borderlands-science/
[6]Fell, M.J., Schneiders, A. Make fun of your research.Nat Energy(2020). https://doi.org/10.1038/s41560-020-0623-8
[7]Ming, J., Papa, M. A., Singh, A. et al. Results from an Einstein@Home search for continuous gravitational waves from Cassiopeia A, Vela Jr., and G347.3. Phys. Rev. D100, 024063(2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.100.024063
文章來源：本文經授權轉載自公眾號「我是科學家iScientist」，轉載請聯繫原帳號。
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