Spillere overgår datamaskiner ved å tilpasse seg sykdomsgener


Av Stephen Strauss av Nature magazine Håpet at svømming av spillere kan bidra til å løse vanskelige biologiske problemer, har blitt gitt enda bedre ved en rapport i tidsskriftet PLoS One, som viser at data hentet fra online-spillet Phylo bidrar til å eliminere et stort problem i komparative genomforskning. Spi

Av Stephen Strauss av Nature magazine

Håpet at svømming av spillere kan bidra til å løse vanskelige biologiske problemer, har blitt gitt enda bedre ved en rapport i tidsskriftet PLoS One, som viser at data hentet fra online-spillet Phylo bidrar til å eliminere et stort problem i komparative genomforskning.

Spillet ble opprettet for å løse problemet med flere sekvensjusteringer (MSA), som refererer til vanskeligheten ved å tilpasse omtrent liknende sekvenser av DNA i gener som er felles for mange arter. En DNA-sekvens som er bevart over arter tyder på at den spiller en viktig rolle i den endelige funksjonen til det aktuelle genet.

Selv om datalgoritmer kan gjøre svært grove justeringer av sekvenser på tvers av arter, har de vist seg uskyldige på å få svaret akkurat. "Det er rettferdig å si at dagens tilpasninger ikke bare er litt dårlige, de er egentlig ganske urolige fordi vi må ta mange heuristiske snarveier, sier Adam Siepel, en beregningsbiolog ved Cornell University i Ithaca, New York, som ikke var involvert i studien.

Det er her menneskelige spillere kan gjøre en forskjell. "Forstå når noe bryter en generell regel er svært vanskelig for en datamaskin, men det er det menneskelige visuelle intelligens er veldig bra på, " sier lederforfatter Jérôme Waldispühl, en beregningsbiolog ved McGill University i Montreal, Canada.

Waldispühl og hans kolleger opprettet Phylo med menneskets visuelle intelligens i tankene og lanserte den online i november 2010. Målet med spillet er å forbedre sekvensjusteringen av promotorregioner - som styrer når et gen transkriberes - av 521 sykdom -associerte gener fra 44 vertebratarter. Sekvenser representeres av strenger av blokker, hver med en farge som tilsvarer en av de fire forskjellige basene som utgjør DNA. Spillerne prøver å finne best mulig match mellom sekvenser for opptil åtte forskjellige arter om gangen ved å skifte sekvensene til venstre eller høyre, ett blokk om gangen.

Spillere som fullførte spillet før de gikk tom for tid, hadde deres tilpasninger inngått i Phylos database. Hvis en spillers tilpasninger var bedre enn det som ble beregnet av MULTIZ, et toppmoderne opplæringsprogram som ble hostet av University of California, Santa Cruz, ble deres poeng vist i spillets hall of fame.

Forfatterne skriver at etter sju måneder hadde spillet tiltrukket 12.225 registrerte brukere og nesten 3000 faste spillere. Spillerne produserte omtrent 350 000 løsninger på ulike MSA-problemer, og slår nøyaktigheten av justeringer fra MULTIZ i omtrent 70 prosent av sekvensene de manipulerte. "Vi har vist at menneskers spillspillende visuelle talenter kan gjøre noen ting bedre enn en datamaskinalgoritme, " sier Waldispühl.

Spill bort

Selv om andre spill har blitt brukt til å løse biologiske problemer - for eksempel Foldit andfor protein folding - krever disse spillene at de skal forstå minst noen biokjemi før de starter. For Phylo, "spillere trenger ikke å vite noe om genetikk for å bidra, " sier medforfatter Mathieu Blanchette. "Det er et rent spill."

Det er et spill som lover å være av større betydning for genetikere, sier dataloger Saurabh Sinha ved University of Illinois i Urbana-Champaign, som arbeider med beregningsmessige tilnærminger til problemstillinger innen molekylærbiologi. Sinha sier at, med genomene på 10.000 vertebrate arter slated å bli sekvensert i de neste 3-5 årene alene, vil MSA bare bli vanskeligere i fremtiden. "Hvis du har flere arter å justere, som dekker et bredere evolusjonært spenning, skal de nåværende algoritmene ikke skalere seg godt beregningsmessig, " sier han.

En sikkerhetsbruk av Phylo som allerede har kommet fram er som et hjelpemiddel for å demonstrere hvor vanskelig sekvensjustering blir, sier Guillaume Bourque, en genetiker ved McGill som ikke var involvert i studien. "Jeg har kunnet bruke den som et læringsverktøy for å vise ikke-eksperter hvorfor justeringen er så vanskelig, " sier Bourque.

I nær fremtid vil Phylo være tilgjengelig på tabletter og mobiltelefoner, sier forskerne. De planlegger også å tillate forskere å sende inn DNA-, RNA- eller proteinsegmenter fra forskjellige arter som de vil at spillerne skal stille opp.

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse fra bladet Nature . Artikkelen ble først publisert 12. mars 2012.

Siste nytt

Hva har en ubåt, en rakett og en fotball til felles?Storms kan øke hastigheten på ozonet over USADel 8: Håndtering av Habitat DestructionEr naturgass mer klimavennlig?  Forskere kart Tusenvis av lekkasjer i Washington, DCStamcellebehandling for hjertesvikt får en Gull-Standard-prøveTviler Cloud Claims of Metallic HydrogenMenneskelig overbefolkning: Fortsatt et problem av bekymring?Batter Up: Shattering Sticks Opprett fare i MLB Ballparks