"Egyszerűen ránézek, és látom, hogy nem stimmel" - mondja a texasi Scott Zaccanelli, aki nappal egy gyárban dolgozik, szabad idejének minden percében proteineket hajtogat. Ezzel a Washingtoni Egyetem számítástudományi és biokémiai kutatói által fejlesztett Foldit számítógépes játék összesített világranglistájának hatodik helyén áll. A játék azonban nem öncélú: az emberek háromdimenziós problémamegoldó képességére és intuíciójára épít, az egyetem honlapjáról bárki letöltheti, hogy aztán a fehérjék szerkezetére vonatkozó néhány alapfeladat elvégzése után teljes gőzzel lásson neki a fehérjehajtogatásnak. Erre azért van szükség, mert az aminosavakból felépülő fehérjeláncok csak a megfelelő háromdimenziós formába való tekeredés után képesek ellátni létfontosságú élettani funkcióikat. A funkció a formától függ - s ezzel a hajtogatással lehet elérni, hogy az aminosavak a megfelelő sorrendben éppen olyan alakot vegyenek fel a sok lehetséges közül, ami az adott feladat végrehajtásához szükséges. A Foldittal bárki hajtogathat gyógyítására alkalmas fehérjéket, a tudományos tetriszben a fehérje legkisebb energiaigényű alakjának megtalálása a cél: a játékosok egymással versengve keresik a legoptimálisabb alakzatokat, jutalmat (pontot) pedig akkor kapnak, ha sikerült minimalizálni az energiaigényt.
Helló, polgár
A tudományos kutatásban való társadalmi részvételt, más nevén állampolgári tudományt korábban a tudományos ismeretterjesztés egy módjának tekintették. Az első átfogó kezdeményezés 1900-ban indult Frank Chapman ornitológus ötlete alapján, aki a szokásos karácsonyi madárvadászat helyett a madarak békés megszámlálását javasolta. Az Audobon Society éves "karácsonyi madárszámlálása" mára tradícióvá vált, az Egyesült Államok polgárainak negyede aktív madármegfigyelő, akik fontos vándorlási és viselkedési információkat szolgáltatnak a szakmai szervezetek számára.
A technikai fejlődés következtében bővültek az állampolgári tudomány lehetőségei. Több új információ van, mint amennyit a szakemberek elemezni tudnának, és egyre több olyan, pontos számítási kapacitást igénylő tudományos kísérlet létezik, amely kiszámításához, modellezéséhez nem elég a rendelkezésre álló kutatási infrastruktúra.
A fehérjehajtogatás esetében is erről van szó: az emberi testben több százezer fehérjetípus található, így az összes lehetséges csavarodási forma kiszámításához több ezer teraflop (1 teraflop = másodpercenként 1012 művelet elvégzése) kapacitásra lenne szükség, és mivel becslések szerint a világon több mint 650 millió számítógép van "háztartási" használatban, ezek bevonásával létrehozható a szuperszámítógépek kapacitásával vetekedő "virtuális szuperszámítógép".
Társszerzők
Ebből indult ki a megosztott vagy grid rendszerek tudományos alkalmazásának iskolapéldája, a földön kívüli intelligenciák utáni kutatásban való részvétellel kecsegtető SETI [at] home program (Bővebben: Küldjünk jelet?, Magyar Narancs, 2011. május 12.). A Berkeley-i Egyetem kutatói által fejlesztett szoftvert képernyőkímélő módban futtatva az űrből rádióteleszkópokkal összegyűjtött adatok feldolgozásába segíthetünk be. A SETI sikerén felbuzdulva kifejlesztettek egy keretrendszert, amely több, hasonló elven működő projektet tesz lehetővé. Ez a BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing - Nyílt Hálózati Számítási Infrastruktúra), amelyre a Washingtoni Egyetem kutatói is támaszkodtak a fehérjék csavarodását szimuláló program kidolgozásakor, amivel szintén képernyőkímélő módban lehet figyelni a fehérjemolekulák alakváltozását. A kutatók akkor lepődtek meg, amikor a felhasználók jelezték, hogy ők másképp hajtogatnának.
Így született az ötlet, hogy a számítógépek felhasználása mellett a tulajdonosaikat is bevonják a kutatásba. A szétosztott gondolkodás (distributed thinking) projektek olyan feladatokat hajtanak végre az internet segítségével, melyeket a számítógépek nem vagy az embereknél kevésbé hatékonyan tudnak elvégezni.
A népszerű Galaxy Zoo programban például több tízmillió galaxis fényképeit lehet osztályozni, és ránézéssel eldönteni bizonyos alapvető paramétereket. Az amatőr asztrológusok dúskálhatnak a feladatokban, de léteznek kisebb projektek is: a brit botanikai társaság programjában például a brit növényzet archív dokumentumait kategorizálhatjuk. Az önkéntesek számára igen motiváló, hogy az általuk felfedezett különös galaxisnak vagy pulzárnak ők adhatnak nevet, vagy hogy akár társszerzői is lehetnek a felfedezésekről beszámoló tudományos cikkeknek.
Ezek a programok többnyire az emberi képfelismerő képességre építenek, a Foldit azonban ennél tovább megy. Több tudományos cikk született arról, hogy a legjobb játékosok - főként a kamaszok - gyakran a gépeknél is jobban teljesítenek, és sokszor a tudósokat is lekörözik.
Tudományos eszköz
A kutatók a tudományos előképzettséggel nem rendelkező amatőrökkel együttműködve fejlesztik tovább a rendszert. A pontgyűjtésben éllovas gyári munkás Zaccanelli miatt az egész programot átírták, hogy lehetővé tegye a teljesen új proteinek tervezését: a fotoszintetizálás új katalizátoraiét vagy olyan fehérjékét, amelyek a HIV vagy a H1N1 vírus legyőzésében segíthetnek. Volt már olyan terv, amit élesben, laboratóriumi körülmények között is teszteltek. Az utóbbi években számos prominens tudományos folyóirat, így a Nature és a Science is beszámolt előremutató eredményekről.
Persze vannak szkeptikusok, akik mindezt nem tekintik többnek hatékony PR-nál, szerintük nem lehet komoly eredménye például a galaxisok mechanikus kategorizálásának. PR-akciónak tekintette első önkéntes projektjét Francois Grey, a CERN fizikusa is, aki a Nagy Részecskegyorsítóban (Large Hadron Collider) keringő protonok pályájának stabilitásvizsgálatára létrehozott LHC [at] home program felelőseként ismerkedett meg a módszerrel. Genf ekkor még nem állt a figyelem központjában, mégis a program megjelenését követő első napon ezrek regisztráltak. Grey azóta az Állampolgári Kibertudomány Központ (Citizen Cyberscience Centre) nagyköveteként világszerte workshopokat tart, hogy meggyőzze a tudósokat az önkéntesség erejéről. Szerinte a tudósok szkepticizmusa nagyrészben tudományos arrogancia, mintha az "átlagember" bevonása csökkentené a tudomány értékét. Grey szerint az állampolgári tudomány épp olyan kutatási eszköz, mint egy jobb mikroszkóp vagy egy gyorsabb számítógép.
