昨天,我給大家介紹了一款17年前的拼圖遊戲,一羣玩家用鼠標和鍵盤在虛擬世界中摺疊蛋白質,意外破解了困擾科學家15年的難題;如今,在《無主之地3》的槍林彈雨裏,全球玩家正通過一款內置的消消樂小遊戲,成爲繪製人類腸道微生物圖譜的祕密特工,從而推動科學發展造福人類,今天就繼續和大家來聊聊這個有趣的科研故事!
01 無主之地
在《無主之地3》中,有很多喜歡整活非常好玩的迷你小遊戲,在飛船大本營避難所3號裏,玩家可以找到一臺復古風格的街機遊戲機,街機被嵌入主線任務,由遊戲角色坦尼斯博士引導,配以80年代復古像素風界面,與廢土世界觀渾然一體。
我們玩家啓動街機後,會進入一個“無主之地科學”(Borderland Science)的項目頁面,遊戲玩法類似“消消樂”,但也有一些差別屏幕上顯示一個網格,分佈着不同的彩色方塊,每列約有150個方塊。
玩家的任務是通過向上推動方塊,儘量讓每行變成相同顏色。爲了激勵參與,遊戲設置了獎勵系統,每道謎題還有目標分數,達到後解鎖更多內容,完成謎題可兌換祕藏獵人的人物頭像和皮膚。
02 無厘頭的消消樂
由於《無主之地3》廢土世界本身風格就非常癲,有很多類似的迷你小遊戲,所以當玩家在遊戲過程中偶遇這臺復古街機消消樂小遊戲時,很容易便會產生一種錯覺,認爲這不過是製作組爲了進一步強化遊戲的科幻感,而虛構出來的一個遊戲元素。
但是實際上,這個無厘頭的消消樂,就是現實生活中真實的科研項目,玩家在遊戲中看到的彩色方塊拼圖,實則是腸道微生物DNA序列,每一列彩色方塊代表一條由核苷酸(A、T、C、G)組成的DNA鏈。
我們玩家在移動方塊時,可以讓同色核苷酸對齊,這種看似簡單的操作,實則在幫助科學家修正計算機算法無法識別的序列排列錯誤,從而提高微生物分類的準確性,爲研究人類腸道菌羣做出貢獻。
03 無心之舉
這款內置消消樂小遊戲是gearbox官方與三家學術結構合作製作的,分別爲由加拿大麥吉爾大學、微生物研究機構(Microsetta Initiative)與大型多人在線科學機構(MMOS),遊戲的核心目標非常簡單,就是幫助科學家繪製人類腸道微生物圖譜,解決微生物DNA序列分類中的難題。
腸道菌羣對人類健康至關重要,影響着消化系統、心血管健康甚至精神狀態。健康成年人腸道內約有1.5kg微生物,種類超過1000種,細胞數量高達10^14個。由於這些微生物DNA既有獨特特徵又存在相似性,分類工作極爲複雜。計算機雖能處理大量數據,但在組裝和分類這些序列時常出錯,因此科學家們轉而尋求玩家的幫助。
隨着遊戲的爆火,內置的“無主之地科學”消消樂讓玩家也大開眼界,很多玩家沉浸在這個看似荒誕的廢土世界中,享受着遊戲的樂趣,卻未曾想到自己在遊戲中的無心之舉,竟然能夠對科學做出貢獻。
04 玩家的力量
消消樂每個彩色方塊代表的是微生物16S核糖體RNA基因序列的核苷酸和片段,這些序列數據均由“美國腸道計劃”開放研究平臺收集並測序,來源是人類糞便樣本,這個極爲龐大的基因序列數據庫爲全球微生物組研究提供了寶貴資源。玩家在遊戲中的每一次排列嘗試,都是在幫助科學家進行序列比對,進而構建更精確的腸道微生物演化樹。
據2K官方數據統計,通過《無主之地科學》,玩家在解謎過程中生成的數千萬種排列方案,被科學家用於訓練AI算法,截至2024年,超過400萬玩家玩過無主之地科學這個小遊戲,總計解決了超過1.35億個謎題,比全球科學家過去工作十年解決的數據量還要多得多。
而且科學是允許試錯的,即使試錯也是科研的一部分,根據2K官方介紹,如果玩家無法做到完美排列,但每一次嘗試的數據依然會上傳到後臺,爲科學家們提供了寶貴的數據支持,幫助他們更高效地篩選和分析微生物基因序列,加速相關科研項目的進展。
05 發表論文
最終,科研機構將玩家們的數據彙總,由麥吉爾大學教授在2024年發表在Nature子刊上,最終生成的算法擊敗了PASTA、MUSCLE等頂尖算法,繪製出迄今最精確的腸道微生物演化樹,成爲迄今規模最大、成就最高的公民科學遊戲項目之一!
麥吉爾大學團隊表示,無主之地科學項目推動了兩大變革,第一是科學全民化,普通人通過遊戲參與頂尖研究,《無主之地科學》玩家可直接在簡歷中寫入“參與《自然》級研究”,這樣絕對不誇張。
第二是輔助AI訓練,玩家行爲數據爲機器學習提供優質訓練集,《無主之地科學》僅用半年時間完成科學家過去十年5倍的數據量,這種寓教於樂的模式,可以收集到更加優質、更加高效的科研數據,從而達到研究目標。
06 未來
《無主之地科學》並非首個將遊戲與科研結合的成功案例。早在2008年,華盛頓大學開發的《Foldit》便讓玩家參與蛋白質摺疊研究,麥吉爾大學團隊也承認,他們也是因爲Foldit的靈感,纔想起來和Gearbox合作開發《無主之地科學》。
而《EVE Online》的“探索計劃”,則讓玩家分類蛋白質圖像、探測系外行星,計劃發起者天文學家米歇爾·麥耶還拿到了諾貝爾物理學獎,這種公衆科學遊戲也能讓玩家們過一把科學家的癮,不過技術發展速度也非常快。
就在《無主之地3》發售的同時,哈薩比斯領導的DeepMind就已經推出了AlphaFold,並在第13屆CASP比賽中奪冠,首度展示AI在蛋白質摺疊預測中的潛力;隨後的AlphaFold 2在CASP14中再度奪魁,達到92.4的GDT_TS平均分,預測精度可與X射線晶體學媲美,在未來我們能看到越來越多的AI來協助人類進行科研(下圖中於哈薩比斯一起獲得諾獎的Baker就是Foldit遊戲項目的發起人)。
07 讓遊戲再次偉大
文章寫到這裏也該進入尾聲了。感謝《無主之地3》,不僅讓我們玩家在虛擬世界中體驗到了成就感,也讓玩家在現實中成爲了科學探索的一份子,彷彿自己也成爲了推動科學進步的重要力量!
而且毫無疑問,《無主之地科學》是迄今爲止最成功的科研項目。當各個大學還在苦於招募實驗志願者時,《無主之地3》玩家已用7500萬次解謎證明——最好的科學傳播,是讓參與者忘記自己在做科研!
從上一篇文章評論區來看,Gearbox確實也做到了這一點,我始終相信遊戲不僅僅是遊戲,在讓大家快樂的同時,也能對這個世界產生積極的意義。正如這個項目的終極理念:“我們不是在教育玩家,而是讓科學成爲他們娛樂體驗的自然副產品!”
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