Foldit——蛋白质折叠游戏

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功能游戏

定义：（来源百度百科）
功能游戏是指，以解决现实社会和行业问题为主要目的，同时具有跨界性、多元性和场景化三大特征，并在学习知识、激发创意、拓展教学、模拟管理、训练技能、调整行为、养成良好品质等方面具有明显作用的游戏品类。它在传统游戏重视娱乐性的基础上，更加强调游戏的功能性。
简单来讲，功能游戏就是不单是娱乐，而是带有一定目的性的，如培养领域工作人员的技能，用于医疗、教育、军事等。
国内总是对电子游戏有一个刻板的印象：电子海洛因，这也是功能游戏为什么得不到推广的原因之一，然而功能游戏确实早就诞生了。如早年的金山打字通自带的小游戏，不仅仅是娱乐，在某种程度上，也训练了打字速度与准确性。

再如早些年风靡全国中小学生的网页游戏《摩尔庄园》，给中国儿童搭建了一个虚拟社交平台，凭借着一系列的答题小游戏板块来达到教育的目的，又有防沉迷系统得到好评，可惜的是在发展过程中打开了“潘多拉魔盒”，与“氪金”游戏越来越靠近，沦为赚钱工具，后来也逐渐消失。
而国外的功能游戏发展相对来讲成熟一点，在教育、医疗、培训方面都起到了一定的贡献。
参考链接：知乎专栏

Foldit

简介

这款名为《foldit》的游戏，正如它的名字，游戏内容就是折叠。它是华盛顿大学计算机系和生物学系在2008年联合开发出的“实验性科学游戏”，目的是借助大量玩家们的力量，找到可能存在的未知蛋白质结构。
它让用户试着操纵简单的类蛋白质构造，并定期更新以真实蛋白质结构为基础的谜题。这款游戏的创新点在于，试图用人类的思维方式去部分替代计算机计算方式，从而期望得到更好的结果。
游戏的操作不难，给出一堆几何形状的物体，代表着蛋白质的结构，有主链和侧链，还有程序自动检测的冲突，用户需要完成的工作就是拖动这些蛋白质链条，使其冲突减少，处于一个稳定的状态，而且还会有一个系统的评分机制，只要用户达到某个分数就能到达下一关。（游戏截图如下）

当然，单纯靠人手拖动复杂而又庞大的蛋白质链条，且不说其结构组合的多样化，但是数量上就让人感到困难了，所以游戏中还有通过算法实现的自动调整侧链，给出一个解决蛋白质链条“冲突”的可行解，但是这个可行解不一定是最优的，还需要靠玩家自己琢磨和调整。

还有微调的功能，解决了人手操作的精准度问题。

游戏教程可以参看以下链接：
https://www.bilibili.com/video/av
有兴趣的可以到网上下载：
https://fold.it/portal/

总而言之，游戏的操作不外乎拖动蛋白质主干，调整侧链的结构，游戏目标是使得蛋白质结构达到一个稳定存在的结构范围内。但是自然界中的蛋白质的结构成千上万，除了已经发现的之外，还有一堆理论上能够稳定存在，但是还没有被发现的蛋白质，也正是因为这个原因，《Foldit》成为了一个几乎不可能通关的游戏，但是也许正是这种未知性，激发了大量玩家的热情，仿佛游戏目标早已不是解谜通关，而是去探索发现自然界中一个又一个未知的蛋白质结构。

原理

生物学家们已经通过大量实验解明了蛋白质结构的基本原理，只有符合这些原理的蛋白质才能正常存活，进而构成生物。
尽管判断蛋白质是否正常存活的标准是知道了，但是，学过一点生物的都知道氨基酸的种类不同、氨基酸数目成百上千、氨基酸排列顺序千变万化、肽链空间结构千差万别导致了蛋白质结构极其多样。简单粗暴来讲，想要推出所有蛋白质的结构是十分困难的，即使是依赖于计算机也做不到如此庞大的计算。而且在一定程度上，计算机的计算模式是十分机械化的，虽然人脑的计算能力比不上计算机，但是人类独特的思维方式却是现阶段计算机无法实现的。
《Foldit》通过教程展示了什么样的蛋白质才是稳定的，玩家通过拼接不同的蛋白质组件来搭建一个可能存在的蛋白质，通过一个算法来判断这个蛋白质结构是否正确，并且给出一个分数，依次来激发玩家相互竞技的热情。
重要的一点是Foldit的玩法简单易懂（就是简单的鼠标拖拉），几乎不需要生物学知识，趣味性也不差——毕竟，Foldit可能是迄今为止开发阵容最豪华、谜题最多的解谜游戏。

影响

本篇博客之所以在开头介绍功能游戏，是因为《Foldit》这款游戏的功能性所在，这款游戏归为功能游戏的原因之一，便是它对于科学研究做出的巨大贡献。话不多说直接上图：

这篇nature论文的第15作者就是Foldit的玩家，可见这款游戏对于科学研究的重大作用。论文第一作者、华盛顿大学蛋白设计研究所博士后研究员Brian Koepnick说道，“这些游戏玩家提出的分子多样性令人惊讶。这些新蛋白绝不逊色于拥有博士头衔的科学家所能制造出的东西。”

2010年，开发者公布说，有大约 57000 名玩家提供的结构组合要优于预测软件的模拟；一年后，一群玩家用了10天时间协助解读了一种病毒蛋白酶的晶体结构，这是艾滋病毒在细胞中复制、繁殖的关键——由于算力不足，这个问题已经悬置了15年。

研究人员在实验室中测试了由Foldit游戏玩家设计出的146种蛋白，结果发现其中的56蛋白是稳定的。这一发现表明这些游戏玩家构建出一些真实的蛋白。此外，这些研究人员收集了关于其中四种新蛋白分子的足够数据，结果表明这些设计蛋白呈现出预期的结构。

参考链接：
http://www.sohu.com/a/_
https://new..com/omn//A0MGJ100

结尾

文章结尾，我想说，游戏并不一定只是用来娱乐，这里介绍的《Foldit》只是其中一款功能游戏，还有许多能够对社会有价值、有贡献的功能游戏。相信在未来，功能游戏的发展可以催生出千千万万类似《Foldit》的游戏，当人们谈论起游戏，不仅仅是想到娱乐消遣，而是它对社会的巨大贡献。