Foldit 把蛋白質摺疊變成解謎遊戲——5 萬 7 千名玩家擊敗電腦

華盛頓大學的 Rosetta@Home 螢幕保護程式利用志願者閒置的電腦來摺疊蛋白質，但玩家不斷來信指出軟體明顯出錯；實驗室希望借助人類的空間推理能力，補上電腦失靈之處。

把蛋白質結構預測變成任何人都能玩的競爭性 3-D 解謎——以生物化學評分的人類空間直覺，回饋到真實研究。

2008 年，Baker 實驗室與電腦科學家 Seth Cooper、Zoran Popović 推出 Foldit：玩家用遊戲工具扭轉、拉扯 3-D 蛋白質模型，並由 Rosetta 的能量函數評分。2010 年一項針對 5 萬 7 千名玩家的分析顯示，人類在 10 道謎題中有 5 道勝過演算法；2011 年，玩家在歷經十年失敗嘗試後，於十天內產出 M-PMV 反轉錄病毒蛋白酶的準確模型。

2010 年《Nature》的研究發現，5 萬 7 千名玩家在一半的預測謎題上表現優於 Rosetta；2011 年，玩家耗時十天做出的 M-PMV 反轉錄病毒蛋白酶模型促成了該酵素的晶體結構，為研究人員提供抗反轉錄病毒藥物的新標靶。

2008 年，華盛頓大學推出 Foldit，這是一款免費的線上遊戲，把蛋白質結構預測變成 3-D 解謎。玩家用類似俄羅斯方塊的工具組操作麵條狀的蛋白質模型，每一步都由 Rosetta 評分——那正是研究人員使用的同一套能量函數，因此在遊戲中成功就等於在科學上成功。

這個構想起源於 Rosetta@Home，一個利用志願者閒置個人電腦摺疊蛋白質的分散式運算螢幕保護程式。它的玩家不斷寫信表示，他們看得出軟體做錯了事，於是生物化學家 David Baker 的實驗室與電腦科學家 Seth Cooper、Zoran Popović 合作，圍繞人類的空間推理打造一款遊戲。

這個做法奏效：2010 年《Nature》對 5 萬 7 千名玩家的分析發現，人類在 10 道預測謎題中有 5 道勝過演算法，另有 3 道與演算法不相上下。2011 年，在科學家以分子置換法耗費十餘年仍未能解出 M-PMV 反轉錄病毒蛋白酶結構之後，Foldit 玩家在十天內產出準確模型，進而得出該酵素的晶體結構，並為抗反轉錄病毒藥物設計帶來新線索。

它把艱深的科學問題重新包裝成競爭性遊戲，於是數千名未受專業訓練的人投入其中，而非只有一位專家。

評分函數是真正的生物化學，而非遊戲虛構——高分代表更好的蛋白質模型，因此遊玩本身就能產出研究資料。

它善用了人類的空間直覺，這正是模式比對演算法所欠缺的能力，2010 年與 Rosetta 的正面對決即說明了這點。

2011 年蛋白酶結構的破解證明這個構想能勝過專業方法：分子置換法十年辦不到的事，它十天就完成。

讓評分函數成為科學本身，並給業餘者真實的謎題：數千名未受訓練玩家的模式辨識能力成為研究工具，而參與本身就是貢獻。

根據華盛頓大學團隊的說法，Foldit 持續營運，其玩家後來也協助研究與癌症及阿茲海默症相關的蛋白質。2011 年的 M-PMV 結構發表於《Nature Structural & Molecular Biology》，成為遊戲玩家能解決真實結構生物學問題的經典證明，而這款遊戲至今仍是群眾外包科學的標竿——那是遊玩產出同儕審查成果的一刻。