Видеоигра помогает решить структуры протеина

протеин

Люди, играющие в простую видеоигру, могут соответствовать, и даже превзойти, усилия мощного суперкомпьютера решить жестоко трудную биологическую проблему, согласно результатам необычной конфронтации. Игра не является Pac-человеком или Гибелью, но одним названным FoldIt, заставляющим людей использовать свою интуицию для предсказания трехмерной (3D) структуры протеина.

Когда дело доходит до решения структур протеина ученые обычно поворачиваются к кристаллографии рентгеновских лучей, в которой рентгеновские лучи, сияющие через кристалл протеина, показывают место атомов. Но технология является дорогой и медленной и не работает на все протеины.

То, что любили бы ученые, является методом для того, чтобы точно предсказать структуру любого протеина при знании не чего иного как последовательности его аминокислот. Это не маленькая задача, полагая, что даже умеренно размерный протеин может теоретически свернуться в более возможные формы, чем во вселенной существуют частицы.

Для обхождения той проблемы компьютерные программы сосредотачиваются, на котором формы требуют наименьшего количества суммы энергии — и таким образом которые протеин, скорее всего, примет. Но эти программы должны полагаться на интенсивные вычисления для создания любого прогресса.

Один из самых сильных, Rosetta@home, был создан Дэвидом Бейкером, молекулярным биологом в университете Вашингтона (UW), Сиэтл. Программа распределяет свои вычисления тысячам домашних компьютеров во всем мире, автоматически передавая результаты обратно в лабораторию Бейкера. (Это бежит на той же «распределенной вычислительной» архитектуре как поиск SETI@home иностранной жизни.) Вся сеть способна почти к 100 триллионам вычислений в секунду, затмевая большинство суперкомпьютеров.Два года назад Бейкер задался вопросом, могли ли бы люди помочь Rosetta@home добиться большего успеха. Несмотря на то, что программа существенно хороша в решении первых 95% сворачивания протеина, помещение правильных последних штрихов на молекуле часто озадачивает его.

Люди жаловались Бейкеру по электронной почте, что было печально наблюдать, что программа крутится вокруг на их мониторах, когда необходимые заключительные щипки были иногда очевидны для человеческого глаза.Таким образом, Бейкер объединился с подводным Сиэтлским программистом Зораном Поповичем для превращения протеина, сворачивающегося в FoldIt, относительно простая видеоигра, где люди захватывают, тыкают и протягивают 3D модель протеина, стремясь заработать больше очков путем уменьшения полной энергии протеина. Для оценки этого «человека вычислительная» стратегия Бейкер недавно бросил вызов игрокам FoldIt выполнять заключительное сворачивание 10 протеинов.

Истинная структура каждого была решена с кристаллографией рентгеновских лучей, но результаты еще не были выпущены.Это было близкое сражение: предсказанные структуры от игроков FoldIt были ближе к действительности, чем те с Rosetta@home для пяти из 10 структур протеина. Они были также значительно более точными, отчеты бригады Бейкера в завтрашней проблеме Природы.FoldIt был безудержным хитом, загруженным и играемым более чем 100 000 человек, так как он был выпущен в мае 2008.

Бейкер и Попович теперь изучают лучших игроков в надеждах на обучающие компьютеры уловки людей.Когда игра дебютировала, Артур Олсон, молекулярный биолог в Научно-исследовательском институте Scripps в Сан-Диего, Калифорния, сказал Науке, что сомневался, что игроки неученого могли добратьсяочень далеко. «Я взволнован для несправедливости», говорит он теперь. «Что я не знал, то, что эта игра фактически создала бы экспертов».

Олсон ожидает, что компьютеры в конечном счете изучат достаточно от человеческих игроков для избиения их, как Темно-Синий суперкомпьютер IBM сделал с шахматами. Но потому что человеческое пространственное рассуждение еще настолько лучше, он говорит, «компьютеры все еще имеют длинный путь для движения». = "#320>


2 комментария

Добавить комментарий