在英國的森林中,一名殺手—樹木殺手—正在前進(jìn),它就是恐怖的真菌風(fēng)暴。面對這個殺手,大樹外科醫(yī)生們束手無策、四散逃離,于是生物學(xué)家們紛紛轉(zhuǎn)向Facebook尋求救援。
數(shù)千名“公民科學(xué)家”(citizen scientists)獲邀參與戰(zhàn)斗。他們參與的方式就是去玩一款名叫“白蠟樹”的Facebook游戲,游戲和眾包結(jié)合的方式,就像電影《環(huán)太平洋》中的機(jī)甲獵人一樣,讓眾多玩家通過游戲去幫助科學(xué)家擊敗敵人。
歡迎來到數(shù)據(jù)驅(qū)動科學(xué)的未來。
上述游戲中變形的敵人其實就是“灰枯梢”—一種困擾白蠟樹的真菌病,上世紀(jì)90年代首次在波蘭被發(fā)現(xiàn),然后像瘟疫一樣蔓延歐洲,最終在2012年于東英吉利登陸,侵入英倫三島。
眾包科學(xué)(crowdsourcing science)的夢想
“這是一種移動速度很快且危害巨大的疾病,”英國劍橋大學(xué)塞恩斯伯里實驗室生物信息學(xué)主管丹·麥克萊恩說,他和英國最優(yōu)秀的植物研究所“約翰·英納斯中心”合作,共同對抗這種樹木疾病。對于樹木來說,感染上引發(fā)灰枯梢的真菌可真是夠倒霉的。樹皮上先是出現(xiàn)壞死斑,然后樹表遭到蠶食,葉子枯萎,最終樹木死亡。簡言之,會死,而且會死得很難看。
乍一看,這似乎不是一個關(guān)于數(shù)字化科學(xué)的問題。但與灰枯梢病戰(zhàn)斗的關(guān)鍵就是搞清楚其對樹木遺傳層面的影響到達(dá)了怎樣一個水平。“我們希望找到辦法來減少損傷,提高白蠟樹自身的變異性和抵抗力,”麥克萊恩說,“要做到這一點,我們需要找到能夠提高抵抗力和耐受性的基因要素?!?/p>
白蠟樹的基因組包含了大約10億個核苷酸,由于灰枯梢太過迅速,因此我們在這10億長序列中越快找到基因線索越好。最初,麥克萊恩將原始數(shù)據(jù)上傳到Github(全球最大的開源社交編程及代碼托管網(wǎng)站)上,邀請其他生物信息學(xué)的科學(xué)家們下載數(shù)據(jù)并幫助他找到新的分析方法。他取得了一些成果,有大約25名來自法國和美國的研究人員下載了數(shù)據(jù),并給出了有價值的意見,如指出了殺菌劑的潛在目標(biāo)。這加速了其研究進(jìn)程,但麥克萊恩將目光投向了更大的群體。Facebook上據(jù)稱有2.5億游戲玩家,即使只是其中的一小部分去玩一個游戲—幫助科學(xué)家找到擊敗灰枯梢病的方式的游戲—其結(jié)果也相當(dāng)可觀了。
星系動物園(Galaxy Zoo)計劃使得眾包科學(xué)(crowdsourcing science)的夢想首次變?yōu)楝F(xiàn)實并獲得了真正的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
2007年,天體物理學(xué)家克里斯·林托特(Chris Lintott)和凱文·沙溫斯基(Kevin Schawinski)邀請民眾積極上網(wǎng)去查看星系圖像。不過這可不是單純請他們來欣賞美麗的太空照片—這些照片往往非常模糊—而是請廣大民眾來幫忙進(jìn)行分類,就根據(jù)他們所看到的來分類,它是碟狀嗎?看起來是否光滑?它是不是顆恒星?
反響是巨大的,僅僅一天之后,他們的分類速度就達(dá)到了每小時7萬次。
“我們當(dāng)然不會不知道互聯(lián)網(wǎng)是這么運作的,你要么默默地失敗,要么取得巨大成功?!绷滞刑卣f。
據(jù)林托特透露,現(xiàn)在已經(jīng)有100萬人簽署了“查看星系滴狀照片”的協(xié)議。不過,也許最重要的是,眾人的努力已經(jīng)產(chǎn)生了真正的可驗證的科學(xué),目前至少已經(jīng)有25篇學(xué)術(shù)論文中使用到了公眾分類的成果。
該項目已經(jīng)擴(kuò)展為一個公民科學(xué)實驗平臺,被歸入“宇宙動物園”(Zooniverse)項目之下?!坝钪鎰游飯@”是全球最大的公民科學(xué)眾包網(wǎng)站,其迄今推出了17個科研實驗,從“利用史上航海日志創(chuàng)造地球氣候模型”到“現(xiàn)實生活中的癌癥數(shù)據(jù)分析”到“行星獵人計劃”等,其共同特點都是邀請大量非專業(yè)科研人員參與進(jìn)去,幫助加速科研進(jìn)程。
游戲化
如今,由于“宇宙動物園”項目已經(jīng)為公民科學(xué)打造了牢固基礎(chǔ),一些科學(xué)家試圖以游戲化的方式來進(jìn)一步挖掘民眾看上去似乎無限的潛力,以使數(shù)據(jù)問題的研究未來得到極大加速。
例如,一款由世界知名慈善機(jī)構(gòu)“英國癌癥研究”開發(fā)的智能手機(jī)游戲“基因游戲”(GeneGame)將于今年晚些時候發(fā)布,屆時,游戲的玩家將幫助識別癌癥腫瘤樣本中的遺傳缺陷。與“星系動物園”的關(guān)鍵差異在于,科研將是此款游戲的一個間接后果,游戲玩法不會直接聚焦于科研細(xì)節(jié)。
之所以推出此款游戲,是因為在2008年發(fā)布的一款名為“折疊它”(Foldit)的電腦游戲獲得了成功。“折疊它”要求玩家折疊蛋白質(zhì),幫助研究人員了解藥物和蛋白質(zhì)互相影響的方式。
現(xiàn)在這款名為“白蠟樹”的Facebook游戲,“試圖改變科學(xué)研究獲取成果的方式”。這款寶石迷陣式的游戲由許多不同顏色的樹葉排列而成,每種顏色的葉子都代表白蠟樹基因序列中的一個核苷酸,游戲要求玩家分析并找出盡可能與參考模式相匹配的基因序列。這里的目標(biāo)序列來自對致病真菌有天然免疫力的白蠟樹,如果能發(fā)現(xiàn)其中有趣的變化,可能有助于進(jìn)一步的研究。
不過這款游戲是否能取得良好的科研成果,尚無法確定。在理想情況下,游戲化的科研項目,也將對受聘條款(玩家規(guī)則)產(chǎn)生革命性的影響。蘇塞克斯大學(xué)(University of Sussex)科學(xué)政策研究員愛麗絲·貝爾(Alice Bell)認(rèn)同這種說法。
“在最好的情況下,我認(rèn)為,(公民科學(xué))產(chǎn)生參與感,這將建立對于科學(xué)和科學(xué)政策等一系列問題的認(rèn)識,對于科學(xué)本身和邀請民眾更深度介入制訂科學(xué)政策都有好處?!钡@是一個更高的標(biāo)準(zhǔn),“白蠟樹”等游戲能否做到這一點,仍有待觀察。