Создание лекарства от рака, строительство квантового компьютера, расшифровка папирусов, поиск гравитационных волн — поучаствовать во всем этом теперь может каждый. Ученые наконец изобрели способ приобщить к науке даже тех, кто с трудом закончил школу. Никита Солдатов выбрал 12 самых простых способов приложить руку к великим открытиям
Foldit
#молекулярная биология
задание: гнуть в разные стороны виртуальную фигуру
цель: разработать лекарство от ВИЧ, рака и других неизлечимых заболеваний
Фото: fold.it
Белки состоят из аминокислот, выстроенных в определенную пространственную структуру,— правильно предсказать эту структуру молекулярные биологи могут не всегда, даже при помощи сверхмощных компьютеров. Не зная же точного устройства молекулы белка, невозможно определить, как белки работают, а значит, и контролировать эту работу. Впервые биологи воспользовались помощью волонтеров для расшифровки молекулярной структуры белка еще в 2005 году — тогда был запущен проект добровольных вычислений Rosetta@Home, участники которого предоставляли мощности своих компьютеров на научные нужды. Через какое-то время некоторые из волонтеров, следившие за тем, как на экране их компьютера программа сворачивает белки, стали замечать правильные комбинации, которые алгоритм почему-то игнорирует. Так стало понятно, что гораздо выгоднее использовать самих людей, чем их компьютеры, и в 2008 году биологи и программисты из Вашингтонского университета в Сиэтле запустили компьютерную игру Foldit, ставшую прообразом всех сегодняшних научных игр. Игроку дается корявая 3D-молекула белка, которую нужно гнуть в разные стороны до тех пор, пока она не распутается и не приобретет оптимальную структуру. Опытные игроки замечают закономерности в собственных решениях и делятся с другими, ученые же на основе этих рецептов разрабатывают алгоритмы свертывания белка. Благодаря Foldit разгадывание структуры белка ускорилось в сотни раз: например, форма вируса, вызывающего иммунодефицит у обезьян, над которой молекулярные биологи бились 15 лет, была расшифрована игроками всего за 10 дней.
Galaxy Zoo
#астрофизика
задание: описывать астрономические объекты на фотографиях
цель: создание каталога галактик
В распоряжении астрономов есть сотни тысяч фотографий, сделанных "Хабблом" и другими телескопами: они могут содержать информацию о новых видах галактик, неизвестных космических объектах и даже о возникновении Вселенной, но чтобы просмотреть все эти снимки, у ученых ушли бы годы. В 2007 году оксфордские астрофизики Кевин Шавински и Крис Линтотт выложили фотографии на специально созданный сайт и объявили по радио BBC, что им требуется помощь добровольцев в описании изображений. К каждой фотографии прилагается несколько вопросов с известными науке вариантами ответов, из которых нужно выбрать наиболее подходящий (случаи, когда ни один из ответов категорически не подходит, можно обсудить на специальном форуме). Отвечая на вопросы, волонтер составляет перечень характеристик конкретного астрономического объекта — один и тот же снимок обычно просматривают около 40 человек, что помогает выявлять возможные ошибки. Проект Шавински и Линтотта оказался невероятно популярным: в течение первого года было получено около 50 млн характеристик, а еще через год на его основе была создана главная площадка гражданской науки Zooniverse. Сам Galaxy Zoo был переведен на 11 языков, включая русский, и работает до сих пор.
Play to Cure: Genes in Space
#молекулярная биология
задание: управлять виртуальным космическим кораблем
цель: найти причину возникновения рака
Один из активно развивающихся сейчас способов борьбы с раком — выявление последовательностей в генетических повреждениях раковых клеток. Известно, что не каждое повреждение гена означает неконтролируемый рост или деление клетки, которые и превращают ее в раковую. Для того чтобы выявить именно те участки генов, повреждения которых приводят к возникновению опухолей, требуется вручную проверить огромное количество ДНК-данных. Чтобы ускорить этот процесс, специалисты из британского исследовательского центра Cancer Research придумали способ задействовать добровольцев — с этой целью была выпущена специальная игра для смартфонов. На вымышленной карте Вселенной отмечены скопления космической субстанции под названием "элемент Альфа", задача игрока — проложить путь через эти скопления. Выстраивая свой маршрут, игрок тем самым отмечает повреждения генов на графике с данными, полученными в процессе исследований раковых опухолей. Систематизируя результаты игры, ученые получают возможность выявить закономерности в возникновении рака, что приближает их к нахождению лекарства.
Quantum Moves
#квантовая физика
задание: перемещать фигуру по виртуальному лабиринту
цель: построить квантовый компьютер
В обычном компьютере носителем информации является бит, который находится в одном из двух состояний — "1" или "0". В квантовом компьютере таким носителем является квантовая частица (например, атом), которая может пребывать в этих состояниях одновременно. Чтобы проводить вычисления с помощью квантового компьютера, необходимо передвигать атомы по определенной траектории и изменять их состояние. Проблема в том, что в квантовом мире атом непредсказуем и не может иметь точную траекторию движения, а вычислить ее хотя бы примерно очень сложно: компьютерные алгоритмы не всегда находят оптимальные решения, а на проведение таких экспериментов вручную необходимо слишком много ресурсов и времени. Для оптимизации этого процесса квантовые физики из Орхусского университета разработали игру Quantum Moves. Зная определенные правила перемещения сосуда с жидкостью, игрок должен за наиболее короткое время переместить сосуд из точки А в точку В, не расплескав жидкость. На последующих уровнях у игрока будут появляться препятствия — стены, пол или потолок. На основе результатов игроков компьютер будет обучаться находить оптимальные варианты перемещения атомов.
Prozhito
#история
задание: перепечатывать текст
цель: создать электронный архив дневников XX века
Дневники — идеальные исторические источники: они имеют датировку, содержат огромное количество данных о повседневной жизни, при этом данные эти сравнительно мало подвержены художественной обработке и цензуре. Проблема в том, что в отличие от газет или официальных документов корпус дневников не систематизирован: опубликованные разбросаны по интернет-библиотекам, неопубликованные лежат в архивах и у наследников. Только что запустившийся проект "Прожито" — попытка создать единый электронный ресурс русскоязычных дневников XX века. На первом этапе помощь волонтеров требуется для работы с уже опубликованными дневниками советского периода: для участия в проекте необходимо оставить заявку на сайте, получить в электронном виде текст дневника и оформить его по единому шаблону, предоставленному организаторами. После этого можно получить новый дневник в отсканированном виде, который, прежде чем оформить, необходимо перепечатать. В дальнейшем организаторы рассчитывают привлекать волонтеров и для расшифровки рукописных текстов.
Penguin Watch
#биология
задание: отмечать на фотографиях животных, яйца и людей
цель: предотвратить вымирание пингвинов
Фото: www.penguinwatch.org
Из-за тяжелых погодных условий постоянно наблюдать за морскими хищниками в Антарктиде невозможно, поэтому практически единственный источник информации для ученых — снимки, которые автоматически делают специальные камеры. За последние три года этих снимков скопилось несколько сотен тысяч — все они выложены на сайте Zooniverse. Для участия в проекте нужно просто отмечать на них элементы фауны: взрослых пингвинов, пингвинов-детенышей, яйца, других животных и людей. Благодаря этой информации ученые смогут точно измерить, как влияет на популяцию пингвинов изменение климата или вмешательство человека, систематизировать данные об экосистеме региона в целом и предотвратить исчезновение видов, находящихся на грани вымирания.
Eyewire
#нейробиология
задание: собрать пазл, закрашивая его недостающие фрагменты
цель: создать модель человеческого коннектома
Ученые хорошо изучили строение мозга, гораздо хуже они представляют, как взаимодействуют между собой его отделы. Главная цель современной нейробиологии заключается как раз в том, чтобы создать карту связей мозга — или коннектом,— которая позволила бы понять, как именно мозг реагирует на различные воздействия и что приводит к таким расстройствам, как аутизм, шизофрения и болезнь Альцгеймера. Коннектом можно моделировать, в частности, на нейронном уровне, но чтобы реконструировать сам нейрон вручную, у ученых уходит по 50 часов, а автоматические алгоритмы с такой задачей пока не справляются. Решить эту проблему с помощью волонтеров придумал в 2012 году нейробиолог из Принстона Себастьян Сеунг, запустив компьютерную игру-пазл про конструирование нейронов. Игроку дана исходная, уже закрашенная точка, и ему нужно правильно подобрать и закрасить недостающие части мозаики. Пазлы — это сегменты нейрона, составляя которые, игрок формирует целую клетку. Реконструкции одного и того же нейрона делают разные участники — сравнивая их результаты, ученые создают наиболее точную модель.
Ancient Lives Project
#история
задание: отмечать иероглифы в тексте
цель: расшифровать Оксиринхские папирусы
Оксиринхские папирусы, уникальные рукописи на греческом, латинском и арабском языках, древнейшие из которых датируются 50 годом н. э., позднейшие — серединой VI века, были обнаружены на рубеже XIX-XX веков британскими археологами Бернардом Гренфеллом и Артуром Хантом. Апокрифическое Евангелие от Фомы, отрывки неизвестных стихов Сафо, фрагменты "Следопытов" Софокла и "Гипсипилы" Еврипида, но в основном частные письма, завещания, свидетельства о браке и аренде земли — всего почти 500 тыс. фрагментов, которые прекрасно сохранились благодаря засушливому климату. Гренфелл и Хант вывезли большую часть документов в Оксфорд, основав науку папирологию, но на протяжении XX века папирусы лежали в Саклеровской библиотеке не только не переведенные, но даже толком не разобранные. Недавно весь архив был оцифрован — теперь к расшифровке папирусов может подключиться каждый. Для участия в проекте нужно отмечать на отсканированных фрагментах папируса символы, выбирая из имеющихся на виртуальной клавиатуре. Благодаря этому папирусы будут побуквенно переведены в электронный формат, что позволит ученым полноценно с ними работать.
Digital Fishers
#биология океана
задание: смотреть подводные видео
цель: создать базу данных о глубоководной жизни
В 2009 году первая в мире подводная обсерватория "Нептун", находящаяся на дне Тихого океана недалеко от Канады, стала передавать все собранные данные ученым через интернет. С тех пор в Университете Виктории, курирующем работу обсерватории, скопилось гигантское количество материалов, в том числе и тысячи часов подводных видеозаписей. Содержащаяся на них информация может изменить представления ученых о биологических видах, обитающих в Мировом океане, однако обрабатывать эти данные некому. Компьютеры обсерватории пока не научились идентифицировать на видео подводную флору и фауну, силами же одних океанологов просмотреть примерно 5,5 Тб видео, поступающих с "Нептуна" каждый год, крайне сложно. Поэтому Университет Виктории разработал программу для всех любителей медитативного видео. Волонтеры должны просматривать ролики — каждый секунд по тридцать — и в процессе отмечать, есть ли на них животные (если есть — выбрать из списка) или объекты искусственного происхождения, указывать их количество и определять уровень прозрачности воды по четырехбалльной шкале. На основе всех этих данных океанологи составят точный атлас обитания глубоководных живых организмов.
Operation War Diary
#история
задание: перепечатывать текст
цель: создать электронный архив журналов боевых действий Первой мировой войны
Журналы боевых действий были введены в широкий обиход во время Первой мировой: командование британской армии велело офицерскому составу подробно фиксировать фронтовой быт, чтобы обеспечить будущих историков точными сведениями, а военных — материалом для улучшения подготовки войск к сражению. Большая часть этих журналов — около 1,5 млн страниц — так и не была использована по назначению и до сих пор пылилась в архивах. Поскольку для того, чтобы разобрать такой массив документов, потребовался бы батальон архивных работников, Национальный архив Великобритании и Имперский военный музей решили прибегнуть к помощи добровольцев. Оцифрованные копии записей были выложены на сайте Zooniverse — пройдя ускоренный онлайн-семинар по расшифровке рукописей, любой человек может начать перепечатывать тексты, выделяя и помечая даты, локации, имена и ключевые детали вроде погоды, состава солдатского пайка и количества погибших в конкретном сражении. Полученные данные историки систематизируют и выкладывают в интернет.
Kinsey Reporter
#социология, #психология
задание: анонимно сообщать о любых сексуальных действиях
цель: систематизировать данные о сексуальном поведении человека
Несмотря на то что прошло 70 лет с тех пор, как известный энтомолог профессор Альфред Кинси опубликовал отчеты о сексуальном поведении самки и самца человека, основав таким образом сексологию, статистических сведений о сексуальном поведении людей по-прежнему мало. Во многом потому, что единственным методом получения такой информации является персональный опрос. Сотрудники Института Альфреда Кинси при Университете Индианы придумали, как с помощью мобильного приложения реформировать подход к сбору статистических материалов о сексуальном поведении человека. Скачав бесплатное приложение, любой человек может внести свой вклад в развитие сексологии. Его задача — сообщать о любых случаях сексуального поведения (в идеале не позднее, чем через 24 часа после события), участником или свидетелем которых он стал. Отчет составляется по заданному формату: пользователь выбирает тему, сообщает сведения о возрасте и поле участников, характеризует тип акта. Вся собранная информация систематизируется и публикуется в открытом доступе на сайте проекта.
Einstein@Home
#физика
задание: поставить на зарядку смартфон
цель: обнаружить гравитационные волны
Фото: AEI Hannover
Ученые располагают большим количеством косвенных доказательств существования гравитационных волн, которые предсказал в 1916 году Альберт Эйнштейн, однако напрямую они до сих пор не были зарегистрированы. Засечь их можно, например, вблизи пульсаров — небольших по размеру, но очень плотных нейтронных звезд. Чтобы найти сами пульсары, необходимо сопоставить огромное количество данных, получаемых из нескольких специализированных обсерваторий, однако обычные компьютеры с таким объемом информации не справляются. В 2005 году Американское физическое общество запустило проект добровольных вычислений Einstein@Home — к поиску пульсаров были подключены предоставленные волонтерами со всего мира компьютеры, а с 2013 года еще и их смартфоны. Участнику проекта нужно только скачать разработанную Университетом Беркли платформу BOINC на свой компьютер или смартфон (пока приложение доступно только для операционной системы Android) — дальше работать будет компьютерный алгоритм, анализирующий данные из обсерваторий, когда гаджет находится на зарядке, и передающий их через Wi-Fi.