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万人“玩”出学术成果通过众筹游戏参与研究

省部重点实验室

2014/02/28

论文写作和投稿

近期，美国《国家科学院院刊》（PNAS）刊登了一篇有着 37000 多名作者的研究论文。这些“作者”又是游戏玩家，通过一个名叫 EteRNA 的在线科学游戏，参与到现实生活中的 RNA 研究。以众筹形式，利用集体智慧做同一件事，正慢慢进入科学界，以好玩有趣的形式发动科学爱好者的热情，并可能改变科研的形式，成为今后科学发展重要的能量。

通过游戏参与科学研究

Jessica Fournier 的工作并不需要太多的脑力。她每天在密歇根州一家仓库负责跑鞋的储存。

20 年前， Jessica 曾是密歇根州立大学的一名天文物理学学生，毕业后她未能在学术领域得到长期的工作机会，现在只能通过每天给跑鞋分类养活自己。

Jessica 可能放弃天文物理学了，但她却依然是名科学爱好者。每天晚上下班回家，她便坐在电脑前，开始了她的“第二份工作”：设计核糖核酸的分子来创造蛋白质。

在一个在线网络游戏 EteRNA 上，网名叫做“星光灿烂的杰西（starryjess）”的 Jessica 成了排名第二的玩家。就是这个游戏，让 Jessica 在内的 37000 人以“玩家”的名义参与了他们喜爱的科学。

从设计来看， EteRNA 有点像休闲游戏“宝石迷阵（Bejeweled）”或者经典游戏俄罗斯方块，玩家可以通过点击对各种颜色的小块进行重组。但是和休闲游戏不同的是，在 EteRNA 里的小块，事实上是构建生物最基本单元 RNA 的物质——核苷酸，玩家对其自由组合，可以创造出各种各样的分子。

除了休闲、科普的作用外， EteRNA 游戏事实上还有着更重要的功能。游戏设计来自于斯坦福大学和卡内基梅隆大学的科学家，通过几万名玩家对 RNA 的自主操纵，游戏事实上也在模拟真实世界中 RNA 的运作规律。

游戏解码前所未见的蛋白质

和普通游戏一样， EteRNA 也有着激励机制：得分最高的玩家可以有机会让自己的 RNA 设计在真实世界中存在。每周，斯坦福大学会选拔 4 到 16 名玩家设计的分子进行人工合成。

纽约律师 Robert Rogoyski 说，作为玩家，他的 14 条设计被选拔为人工合成名单。“它可以解码出一种前所未见的蛋白质，它可能是未来治疗青光眼或癌症的基础，也可能会导致‘僵尸末日’的出现。”

这种奖励成为很多玩家的动机。他们仔细地研究实验室提供的各种数据，看如何合成分子、在自然界中有怎样的功能，然后再进一步修改自己的设计。这样，玩家在做着原本是科学家的工作，他们可以帮助科学家来解开各种未知的谜题。

这个游戏已经真正得到了学术界的认可。在最近一期《PNAS》上，刊登了 EteRNA 游戏得出的第一个重要的学术成果。

在名为《海量公开实验室所得 RNA 设计规律》的论文中，研究人员写道，通过 37000 名科学爱好者的参与设计，参与者不仅在进行分子模拟，而且直接参与了 RNA 的合成实验，这使得研究人员发现了一些此前未知的设计规律。

论文的署名作者有 11 位，最后一名署名作者为“ EteRNA 参与者”，对其注释中，显示了所有 37542 名玩家的注册名。这超过 37000 名玩家中，只有 10% 是职业科学家。

科学家干十年不如玩家玩三周

EteRNA 并非第一个通过众筹游戏开展科学实验的游戏，它直接来自于此前一个同样有名的游戏 Foldit 。

同样， Foldit 让玩家捣鼓各种蛋白质的 3D 结构，虽然披着娱乐游戏的外衣，实质却是一种众筹科学实验。

“众筹”的概念早在 2006 年就已经提出，简单理解，就是一大群人通过集体的智慧来解决同一个问题。“众筹”的概念今天已遍及互联网，并开始进入科学领域，尤其是需要海量组合数据的生物化学界。

此前的 Foldit 游戏，吸引了超过 5 万名玩家。其被证明比传统的蛋白质展开软件有效得多，玩家曾经在 3 个星期内便模拟出了一种逆转录病毒蛋白酶。相比之下，科学家曾经花了 10 年来解码这种病毒。

在另一个由加拿大麦吉尔大学生物信息中心创造的 Flash 游戏 Phylo 中，玩家可以自主操作彩色的 DNA 序列，以和不同物种匹配。有趣的是，玩家操作的 DNA 序列事实上经过精挑细选，被科学家认为有可能导致人类癌症、代谢失常、神经失常等疾病，他们希望通过这种方式来解开这些疑难疾病。

另一个尝试是称为“银河动物园”的互联网互动游戏，全球估计有 25 万名注册用户，在各自的电脑网页上共同参与辨别深空天体。设计者原以为要一年时间才能区别 100 万银河图像，而事实上，第一年大约 15 万用户做出了 500 万条辨别分析。

集体智慧超过超级计算机

过去的两年中，通过众筹的力量， EteRNA 游戏已经得到了 RNA 展开的 40 条新规律，研究人员在论文中显示，他们不仅找到了新的规律，而且也证实集体智慧的力量超过了超级计算机。他们同时通过超级计算机算法来进行模拟，结果显示，计算机得出的结果准确度远低于众多玩家得出的结果。

“在让非职业科学家在线参与复杂科研方面，我们还真是走在很前面。”科学家 Adrien Treuille 说，“ RNA 组成美丽的分子。它们本身形态简单，但却可以自我组成复杂的形状。在科学界，现在正在掀起 RNA 革命。生命的复杂性可能正来自于 RNA 信号。”

科学家认为，互联网可以令“集体智慧”进入科研领域，以游戏等方式来收集业余爱好者的共同脑力，推动科研进步。

此前，游戏“愤怒的小鸟”开发者曾估计，全球所有的玩家每天花在该游戏上的时间大约有 2 亿分钟，如果这些关注能够被利用，将是科学研究上不可估量的能量。

“大量的玩家一起合作，用游戏的形式来解开复杂的问题，这是很重要的研究。”正在对 EteRNA 和 Foldit 众筹游戏进行研究的信息传播学者 Casey O'Donnell 说，“它并不简单，但却是完全不同的科学研究形式，我们应该去深入了解它更广的含义。”

“通过游戏和玩家来参与科学，我们改变了科研的形式。”奥唐纳说。

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