本报记者 唐闻佳
最近,一篇名为《来自大型开放实验室的RNA设计规则》的论文,在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表。令人吃惊的是,这篇论文的署名作者竟然多达3.7万人,其中专业科研人员仅10人。
美国的科研人员这次“玩”得挺大:他们设计了一款虚拟游戏,让玩家可以远程执行真实的实验,用以验证有关RNA分子折叠理论预测。鉴于游戏与真实的生化实验室相连,据此,科研人员完成了向全球玩家“众包”实验的创举。
这是“众包实验”首个发表在权威学术期刊的结果,引发了人们对于科学实验方式变革的无限畅想。
打破专业实验室的围墙
只要有一根网线,就能打破专业实验室的围墙,卡内基梅隆大学计算机与机械自动化专业助理教授安德里亚·特雷乌和斯坦福大学生物化学专业助理教授瑞奇·丹斯就想这么干。
两人因RNA(核糖核酸)研究结缘。理解RNA的结构将有助于治疗或控制诸多疾病。但困扰学界多年的问题是:不完美的模型阻碍了人类对RNA的认识,大量科学家都在试图构建RNA的多维结构,加深对它的理解。
何不让大家一起来解谜?三年前,特雷乌和丹斯领衔了一个大胆的项目:他们创建了名为“EteRNA”的网络游戏平台,首次登录的玩家将获得有关RNA分子结构组成的基础知识,而当这个有趣的“小讲课”结束后,挑战即开始——玩家要根据游戏指令,将RNA分子折叠成特定结构,并通过不断调整,让结构变得稳固。在此期间,玩家实则是在不断吸收让RNA结构稳定的诸多基本规则,比如,为了建模所需的精准计算机算法。
与此同时,一个真实的实验室也在运行中。几回合游戏结束后,实验室人员将测试玩家们创建的最好分子结构,并将测试结果与新一轮挑战任务发给玩家。
“我们的工作就是先在丹斯位于斯坦佛的实验室里集结最有可能的设计结构,并投放到虚拟社区,由网络玩家来告诉我们,什么可行,什么不可行。”特雷乌与丹斯称此项目为“大型开放实验室”,这个天马行空的科研团队据此将棘手的科学问题转化成一个游戏,并将非专业人士拉入科研战队,向不特定的大众分包项目。这个没有工资,还得倒贴的“实验室工作”颇具号召力。截至论文截稿,有3.7万名玩家贡献了实验结果;整个网络游戏社区已有超过13万名成员。
普通人打败超级计算机
更令科研人员兴奋的是,这些普通人构建的RNA结构正在打败超级计算机。
这次实验又称“杂交实验”——由人、计算机分别完成,科研人员搬来了两台超级计算机,它们掌握了最前沿RNA算法的本领。科研人员将实时比较网络社区与计算机的完成情况。
这场“人机大战”起初由计算机占上风,第一回合,超级计算机可以比玩家更完美地设计RNA结构。但到了第三次挑战,玩家贡献的最佳设计远胜于计算机得出的最好结果;到了第六回合,中等玩家的设计已优于计算机结果。
“在线社区创造的设计质量令人惊叹,大大超过了我们的预期,三年前当我们启动这个项目时,谁都没想到这个结果。”特雷乌的惊叹不无道理,几个回合后,玩家不仅打败了计算机,还提供了设计下一代RNA算式的许多规则。原来,游戏系统允许用户创建一些简单规则以便设计出有效结构。结果,研究人员在分析玩家创建的规则后发现,许多原则此前没在任何专业文献上出现过。
有研究人员认为,这代表了一种未来科学方向。通过“众包”,它雇用了大量的“老百姓科学家”,允许这群普通人远程访问真实实验室,掌握基本科学知识,潜移默化的科普让科学流行起来。对科学家而言,他们可以“外包”枯燥重复的实验,将精力集中在关键部分,并且更重要的是,这种向不特定人群的“众包”,可能挖掘出“群体智慧”、“协同创新”的结果。
目前,卡内基梅隆和斯坦福的“大型开放实验室”科研人员正着手两件事:第一,他们试图在生物化学层面找出玩家规则得出更稳定RNA结构的原因;第二,他们将向全球玩家发出一些更复杂的设计任务。
游戏还在继续。