• BÜS

EteRNA- arvutimäng ja online labor ühes

Rohkelt tööjõudu vajavate teadusvaldkondade suund on liikunud ühisloome (crowdsourcing) poole. On palju valdkondi, kus ühe inimese mõistus enam probleemist jagu ei saa. Kaasates teadusesse suure arvu inimesi ja interneti, saame luua keskkonna uute avastuste jaoks.


Teadus on sarnaselt mängudega täis küsimusi ja mõistatusi, mis vajavad pidevat andmetöötlust, strateegiaid ja eri variantide läbi proovimist. Ka varem on kasutatud ühisloomet teaduses, näiteks NASA Clickworkers, Zooniverse ja Foldit. Paljud teised on saadaval siin!


Üheks heaks ühisloome näiteks on EteRNA. See on arvutimäng, mille eesmärk on RNA voltimine soovitud kujuks. Selle tunnuslauseks on “Played by humans, scored by nature.” See sai valmis 2011. aastal Stanfordi ja Carnegie Melloni Ülikooli teadlaste koostöös ja seda rahastasid Bill ja Melinda Gatesi sihtasutus ning USA rahvusliku tervise instituut (NIH).

RNA struktuurid on keeruline teema, sest neid on raske ette ennustada. RNA tähtsus pole kaugeltki ainult DNAlt saadud info muutmine valkudeks, vaid ka näiteks geenide vaigistamine või muu regulatoorne roll. RNA molekul voltub kokku, moodustab rõngaid ja kaheahelalisi struktuure. Kuigi tihti teatakse, millise kujuga RNAd on vaja, siis selle arvutis (in silico), katseklaasis (in vitro) või elus rakus (in vivo) sünteesimine pole sugugi lihtne. Isegi parimad arvutiprogrammid ei suuda hetkel RNA struktuure edukalt kokku sünteesida. Probleemi muudab keerukamaks ka see, et kodeeritud pikk ahel peab täpselt õiges kohas paarduma õige nukleotiidiga. RNA molekulil on vaid kolm paardumise varianti: A-U, G-C või U-G (nõrk paardumine). Seega 20 nukleotiidist koosnevas RNA molekulis võivad väga paljud Ad ja Ud omavahel paarduda.


RNA voltumise mõistatuste lahendamiseks tehti veebipõhine arvutimäng EteRNA. Mängijale antakse struktuur, milleks RNA peab voltuma. Mängija peab disainima RNA ahela, mis nõutud struktuuri omaks. Osad nukleotiidid on ette määratud ja osad saab ise valida. Esimesed tasemed on väga lihtsad. Mängu arenedes tulevad uued tööriistad ja ülesanded lähevad raskemaks. Arvestama peab uusi parameetreid, näiteks termodünaamikat või G-C paardumiste arvu. Ülesannete juures on ka vihjed ja mängusisene suhtlusaken, kuhu saab ülesandest pilte saata ja selle üle teiste mängijatega arutada.


Mäng leidis kiiresti grupi professionaale, kellest enamik polnud bioteaduste taustaga. Nende seas hakati tegema lühikesi projektivõistlusi, kus anti nädal aega soovitud struktuuri disainimiseks. Sama lasti teha ka arvutitel. Populaarseimad disainid testiti päriselus läbi ja selgus, et inimeste lahendused olid palju täpsemad kui arvutite omad. Inimesed on suutnud disainida nii keerulisi struktuure, mille peale ka superarvutid viskavad errori. Profistaatust on mängus võimalik saavutada kõigil, kogudes probleemide lahendamisel kokku vähemalt 10 000 punkti.


Kokku on viidud EteRNA profid ja teadlased. 2014 avaldati esimene teadusartikkel mainekas ajakirjas PNAS, kus autoriteks oli märgitud EteRNA mängijad. Osad teadlased arvavad, et see vähendab avaldatud andmete usaldusväärsust, kui avaldajate nimed pole kindlaks tehtud. Niimoodi ei saa kellelegi otseselt vastutust panna. Uusi ülesandeid disainivad teadlased ja mängurid koos. Mängijad saavad ka lihtsalt oma lõbuks disainida keerulisi ülesandeid, need on mõeldud harjutamiseks.


Parimate mängijate andmeid kasutatakse uute RNA disainimise programmide täiustamiseks. Üks näide on EteRNABot, mille tegemiseks kasutati 40 uut EteRNA kommuuni kirjeldatud RNA voltumise reeglit. See oli tõhusam eelmistest programmidest, kuid kaotas siiski inimestele. Praegu töötab EteRNA täies hoos, aga juba üritatakse kasutada tehisintellekti RNA voltumise ennustamiseks.


Mängu leiad siit!


Kasutatud allikad:

https://eternagame.org

https://en.wikipedia.org/wiki/EteRNA

https://www.youtube.com/watch?v=JMAv0NS6gnI

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283615006567

https://www.sciencemag.org/news/2016/02/rna-paper-based-computer-game-authorship-creates-identity-crisis

https://science.sciencemag.org/content/343/6170/475.summary


Autor: Koit Kõrgnurm

54 views

Bioteaduste Üliõpilaste Selts


Aadress: Riia 23, Tartu 51010, Eesti
E-mail: bysselts@gmail.com
Arveldusarve: Swedbank EE522200221057196814 (saaja: Bioteaduste Üliõpilaste Selts)
Registrikood: 80355504