Игры ради науки

в 11:36, , рубрики: биоинформатика, биология, Биотехнологии, игры, игры для программистов, Научно-популярное

Обзор научно-популярных игр.

Мои родители и брат последнее время увлеченно играют в известную игрушку “2048” на своих телефонах, тренируя логику и математические способности. Это хорошо. Но еще лучше, когда игры способствуют не только индивидуальному развитию, но и прогрессу всего мира. Громко сказано, конечно, тем не менее, есть некоторое число игр, которые нацелены на то, чтобы совместить приятное и полезное для вас с полезным для всех. Я с целью пропаганды хороших вещей среди людей, представляю далее обзор нескольких таких игр.
Большие скриншоты имеются.

EteRNA
http://eterna.cmu.edu/web/

Этерна — биологическая головоломка, в которой вам предстоит конструировать молекулы РНК. Игрушка в виде флеш-программы. Работает достаточно быстро, даже на старом компьютере. Но для больших молекул немного подтормаживает. В ней радует красивый дизайн и простые правила. Напомню, что РНК—это рибонуклеиновая кислота, которая выполняет самые разнообразные роли в живых организмов. У многих вирусов (гриппа, например), даже ДНК нет — РНК выполняет все необходимые функции. Есть даже гипотеза мира-РНК, которая утверждает, что жизнь начиналась именно с него.
РНК состоит из цепочки нуклеотидов. Каждый нуклеотид представляет собой рибозу + один из четырех вариантов основания аденин, гуанин, цитозин, урацил. В игре нужно подобрать правильный порядок оснований, так чтобы цепочка приняла надлежащую форму, т.е. свернулись в правильную вторичную структуру. Как именно эти основания взаимодействуют рассказано в обучающих уровнях. Есть задачи разных типов: в некоторых вы можете самостоятельно выбирать все основания, в других некоторые основания заданы изначально, также в головоломках бывают ограничения на типы основания или наоборот указано число и тип оснований, которые нужно использовать. В наиболее сложных головоломках дается сразу несколько финальных форм, в которые должна сворачиваться молекула в зависимости от условий. Так сказано в вики, я таких пока не видел. Имеются 2 типа заданий. Challenges — придуманные создателями игры головоломки. Про каждую задачку прилагается очень краткая научная справка. Для меня в целом непонятно, но познавательно. Player Puzzles — созданы самими игроками. Некоторые из предложенных головоломок потом могут быть синтезированы в пробирке, если окажутся интересными для науки. На 2011 год 306 разных молекул было синтезировано. Мне не удалось найти на сайте информацию про синтезированные молекулы, хотя, кажется, она должна быть. В профиле игрока, во всяком случае, есть вкладочка «синтезированные молекулы».
Цель игры, как я понимаю, улучшить предсказательную силу алгоритмов по фолдингу РНК, которое, вообще говоря, скручивается намного многообразнее, чем белки, поэтому и предсказывать их конфигурацию тяжелее.Нынешние вычислительные методы кремниевых компьютеров пока часто бьют мимо цели. В FAQ сказано, что даже самые лучшие программы для фолдинга, не такие умные, как те люди, которые играют уже пару недель или месяцев. Молекулы, которые компьютеры рассчитывают, не складываются как надо в жизни, вот и приходится использовать самообучающиеся нейронные сети людей. Все-таки у биокомпьютеров огромные перспективы!
Также имеется NovaLabs (нужно по новому регистрироваться) там можно посмотреть короткие объяснительные видео и пройти обучающие головоломки, где нужно собрать, например, транспортную РНК. Для школьников было бы очень интересно. На мой взгляд, не хватает серьезных объяснений. Например, почему собранная молекула является транспортной РНК, а не какой-нибудь другой? Почему РНК именно этой формы способна к самокопированию? А если немного ее изменить она уже не будет самовоспроизводящейся? Все это очень загадочно. Игра создает ощущение простоты биотехнологии, но ее принципы остаются игроку не известны.
Игры ради науки
На скриншоте одна из молекул в процессе сборки.
Игры ради науки
Еще один скрин, потому что мне очень нравится, как эта игра выглядит.

Nanocrafter
http://nanocrafter.org/

Это игра про ДНК. Предлагают в результате собрать все что угодно от логических элементов компьютера, до наномеханизмов. Игра, кажется, появилась недавно (версия beta), поэтому сообщество еще не слишком большое, да и в интерфейсе не все гладко. Оформление — так себе. Задач мало. Задачки в туториале показались сложнее, чем в EteRNA. Впрочем, на меня не стоит ориентироваться, моя любовь к логике не взаимна. Кое-какие задания я не решил, некоторые решил моим любимым методом случайного перебора.
В заданиях требуется подобрать такую конфигурацию, чтобы кусочек ДНК со звездочкой освободился, а «поломанные» куски остались соединены с другим элементом. Научная сторона не совсем понятна. Например, что именно представляют собой фрагменты, которым манипулирует игрок? Куски ДНК, но какие именно? Почему они разных цветов? Что такое «поломанные» элементы и элементы со звездочкой? Есть конкурсы, например, собрать вентиль NAND.
Игры ради науки
На скриншоте изображен логический вентиль Or из туториала. Почему это именно он, и как это работает в ДНК, я еще не слишком понял. Пояснения очень плохие или вообще отсутствуют. А жаль. Но возможно, это от того, что я не программист и работу вычислительной логики плохо понимаю.
Игра мне нравится, впрочем. Очень хочется, чтобы она развивалась. Если соберется большое сообщество, и действительно можно будет делать сложные наномашинки и компьютеры будет великолепно. Для этого, конечно, им нужно улучшить интерфейс.

FoldIt
http://fold.it/portal/
Игры ради науки

РНК, ДНК, теперь настало время для белков. В этой известной игре, задача обратна той, которая дана в EteRNA. В последней надо подобрать химическую последовательность, которая примет заданную форму, а здесь наоборот, для данной последовательности угадать какая у нее будет третичная структура в реальности. Игра ведется в 3Д, а не на плоскости, что существенно усложняет все. Зато имеется очень много инструментов, разнообразных заданий. Научная сторона процесса тоже достаточно хорошо освещена. Много информации в их wiki, есть форумы. Участников тоже много. За игроками известно два крупных научных достижения. Первое — расшифровка структуры кристала вируса M-PMV, который вызывает СПИД у обезьянок. Ученым не могли получить этот результат на протяжении 10 лет. Второе — это улучшение дизайна некоторого энзима
Я не буду говорить про эту игру много, она известна. Советую всем поиграть в нее. Для этого нужно скачать клиент на свой компьютер.
Про игру в вики http://en.wikipedia.org/wiki/Foldit

EyeWire
http://eyewire.org/

Здесь нужно построить трехмерную структуру нейрона по его срезу. Игра онлайн и как я понял, требует WebGL. Нейрон располагается внутри кубика, который в реальности имеет стороны 4.5 микронов. Вам дается начальный кусочек и карта срезов, а дальше нужно по этой карте построить путь нейрона от одной стенки до другой. В общем, что-то вроде прохождения лабиринта. На мой взгляд, довольно интересно. Сказать, что это логическая игра не могу. Тут все дело в пространственном воображении и распознавании образов, а также интуиции. Игроки соревнуются за количество пройденных кубиков и за баллы, которые начисляются в процессе.
Игры ради науки
Игры ради науки

Phylo
http://phylo.cs.mcgill.ca/

Красивый дизайн и приятная музыка. Также имеется только в онлайн версии. Насколько я понял, игра на HTML, что мне нравится. Задача расположить, цветные кирпичики так, чтобы колонки хорошо совпадали друг с другом. Также нужно избавиться от разрывов в последовательностях. Идеала добиться удается не всегда, поэтому нужно выбирать оптимальную конфигурацию. Вообще рекомендую прочесть туториал, прежде чем играть, там много разъяснено. Мне игра показалась довольно скучной. Основная стратегия, которой придерживался я, это сдвигать все последовательности вправо до упора.
Авторы настаивают, что таким образом вы поможете бороться с самыми различными заболеваниями, но в отличие от EteRNA и FoldIt, непосредственный смысл действий не слишком очевиден для игрока. В теории вы выравниваете генетические последовательности предков и потомков, чтобы найти в них связи, выделить мутации и прочее. Это называется множественное выравнивание последовательностей (multiple sequence alignment). Делается это затем, чтобы потом наши креативные методы изучить и (как вы и подумали) обучить им наших кремниевых друзей, которые все делают намного проворнее и почтительнее.
Игры ради науки

Еще игры
Flow Jam
http://flowjam.verigames.com/
Очень мало информации, но игра каким-то загадочным образом имеет отношение к поиску багов? или к верификации софта.
Вот здесь немного больше. По-моему они только в самом начале пути, но уже интересно.

Play to Cure: Genes in Space
http://www.cancerresearchuk.org/support-us/play-to-cure-genes-in-space
Игра на телефон. Вы летите по космосу и собираете загадочное вещество. Иногда попадаются астероиды. На заработанные очки можно обновлять свой космический кораблик. Все это помагает бороться с раком.

Автор: Sychuan

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js