Computerspiel Foldit Falten statt ballern
Wie bringt man Menschen dazu, in ihrer Freizeit die Struktur von Proteinen zu enträtseln? Ganz einfach, dachte sich der Biologe David Baker – indem man aus der Aufgabe ein Computerspiel macht. So wird Wissenschaft sogar fesselnder als World of Warcraft.
ZEIT Wissen: Herr Professor Baker, Sie haben einen Artikel über ein Computerspiel in Nature veröffentlicht . Was hat das Thema in einem der renommiertesten Wissenschaftsmagazine zu suchen?
David Baker: Sie haben recht, Nature ist nicht gerade berühmt für seine Berichte über Spiele. Aber unseres hilft, ein wissenschaftliches Rätsel zu lösen: Wie falten sich die vielen Proteine in unserem Organismus? Wir wissen seit Langem, dass sie die meiste Arbeit dort erledigen. Wir wissen auch, woraus sie bestehen. Nur ihre Form kennen wir nicht.
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ZEIT Wissen: Und die sollen nun Computerspieler herausfinden?
Baker: Ja, warum sollten wir nicht die enorme Energie, die Menschen in Computerspiele stecken, für die Wissenschaft nutzen?
ZEIT Wissen: Das klingt aber nicht, als würde es viel Spaß machen...
ZEIT Wissen 6/2010
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Baker: Stellen Sie sich Foldit wie ein 3-D-Tetris vor. Die Aufgabe ist, ein Protein in den niedrigsten Energiezustand zu versetzen. Das heißt, man verändert die Struktur so lange, bis man zusätzliche Energie zuführen müsste, um sie noch einmal zu verändern – dann hat man die natürliche Form gefunden. Foldit hat zudem vieles von Spielen, die über Stunden gespielt werden. Zum Beispiel kann man Teams bilden...
ZEIT Wissen: Wie kann man dabei punkten?
Baker: Das Spiel kalkuliert Zug um Zug den Energiezustand des Proteins. Je niedriger der ist, desto mehr Punkte!
ZEIT Wissen: Und das ist spannender als etwa World of Warcraft ?
Baker: Unsere Spieler wissen, dass sie ein Rätsel der Natur lösen. Wer kann das schon von sich behaupten?
Übersicht zu diesem Artikel
- Seite 1 Falten statt ballern
- Seite 2 "Menschen sind bessere Proteinfalter als Computer"
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- Datum 27.11.2010 - 14:02 Uhr
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- Quelle ZEIT Wissen 6/2010
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demnächst hört man dann aus den Kinderzimmern nicht mehr "Stirb endlich" sondern "Falte endlich" ;)
Es heißt:"Unsere Spieler wissen, dass sie ein Rätsel der Natur lösen. "
Faszinierender Gedanke,ich glaube in der Richtung darf man noch auf einige Überraschungen hoffen.
die Spielerresourcen anzuzapfen siehe zB hier:
http://www.ted.com/talks/...
Ich kann jedem nur empfehlen dem Link in Veil_of_Ignorances Beitrag zu folgen.
"Beim Schach bewegt ein Spieler maximal 16 Figuren, und es gibt eine begrenzte Zahl an Zügen. Das Falten von Proteinen ist, als hätte man Tausende Figuren und es gäbe unzählige denkbare Züge."
Die Anzahl denkbarer Züge ist beim Schach zwar begrenzt, liegt aber laut der englischen Wikikpedia zwischen 10 hoch 43 und 10 hoch 47.
Daher halte ich das Beispiel für ungünstig gewählt, auch wenn das jetzt nicht direkt etwas mit dem Thema des Artikels zu tub hat.
Wenn man es sich mal überlegt finde ich den Vergleich eigentlich gar nicht so schecht! Es sind dann mit 20 bzw 21 Aminosäuren auch nur eine begrenzte Anzahl von "Figuren auf dem Spielfeld". Alleine die Anzahl der möglichen Verküpfungen in der sog. Primärstuktur sind schon ganz erheblich. Wenn dann die 3-dimensionale Struktur hinzukommt dürfte sich die Anzahl der möglichen "Spielzüge" auf eine Anzahl belaufen gegen die sich das Schachspiel eher wie eine extrem vereinfachte Form von Mau-mau verhält. Mal davon abgesehen das uns die natürliche Variante dieses "Spiels" erst dazu befähigt überhaupt Schach spielen zu können.
Wenn man es sich mal überlegt finde ich den Vergleich eigentlich gar nicht so schecht! Es sind dann mit 20 bzw 21 Aminosäuren auch nur eine begrenzte Anzahl von "Figuren auf dem Spielfeld". Alleine die Anzahl der möglichen Verküpfungen in der sog. Primärstuktur sind schon ganz erheblich. Wenn dann die 3-dimensionale Struktur hinzukommt dürfte sich die Anzahl der möglichen "Spielzüge" auf eine Anzahl belaufen gegen die sich das Schachspiel eher wie eine extrem vereinfachte Form von Mau-mau verhält. Mal davon abgesehen das uns die natürliche Variante dieses "Spiels" erst dazu befähigt überhaupt Schach spielen zu können.
Wenn man es sich mal überlegt finde ich den Vergleich eigentlich gar nicht so schecht! Es sind dann mit 20 bzw 21 Aminosäuren auch nur eine begrenzte Anzahl von "Figuren auf dem Spielfeld". Alleine die Anzahl der möglichen Verküpfungen in der sog. Primärstuktur sind schon ganz erheblich. Wenn dann die 3-dimensionale Struktur hinzukommt dürfte sich die Anzahl der möglichen "Spielzüge" auf eine Anzahl belaufen gegen die sich das Schachspiel eher wie eine extrem vereinfachte Form von Mau-mau verhält. Mal davon abgesehen das uns die natürliche Variante dieses "Spiels" erst dazu befähigt überhaupt Schach spielen zu können.
Naja, beim Proteinfalten reicht ja prinzipiell die inneren Energie des Molekuels zu minimieren: man bestimmt die Ableitung fuer die innere Energie und mit einem Algorithmus der Wahl, der einfachste ist da wohl "steepest descent", berechnet man eine Konfiguration mit der Ableitung 0.
Das Problem ist hier das der lokalen Optima, hat man eine Loesung gefunden, also eine Konfiguration mit Ableitung 0, so kann man die innere Energie rausbekommen indem man die Konfiguration in die Ursprungsfunktion einsetzt und den entsprechenden Wert berechnen. Es kann aber trotzdem noch "bessere" Konfigurationen geben.
Das ist wie ein blinder Wanderer in einem Alpental auf 1000m ueberm Meer, da koennte naemlich nun ein Nachbartal nur 500m ueberm Meer existieren. Das weiss der Wanderer aber nicht weil er ja blind ist, der ist erstmal froh ueberhaupt eine Talsohle erreicht zu haben. Im Prinzip muesste der Wanderer alle Taeler ausprobieren um das tiefste zu finden, und ja, da gibt es dann unzaehlige Moeglichkeiten.
Beim Schach hangelt man sich einem Suchbaum entlang. Man guckt sich im Prinzip alle mgl. Zuege bis zu einer bestimmten Tiefe an und waehlt dann den Zug welcher im "besten" Teilbaum liegt aus. Was beim Proteinfalten die Ableitung ist, ist hier eine Heuristik welche die einzelnen Stellungen bewertet. Da geht dann ne Menge Schachmeisterwissen rein. Die verschiedenen Heuristiken sind auch der Unterschied der versch. Schachprogramme. Analog sind d. Taeler die verschiedenen Aeste.
Gruessle
Naja, beim Proteinfalten reicht ja prinzipiell die inneren Energie des Molekuels zu minimieren: man bestimmt die Ableitung fuer die innere Energie und mit einem Algorithmus der Wahl, der einfachste ist da wohl "steepest descent", berechnet man eine Konfiguration mit der Ableitung 0.
Das Problem ist hier das der lokalen Optima, hat man eine Loesung gefunden, also eine Konfiguration mit Ableitung 0, so kann man die innere Energie rausbekommen indem man die Konfiguration in die Ursprungsfunktion einsetzt und den entsprechenden Wert berechnen. Es kann aber trotzdem noch "bessere" Konfigurationen geben.
Das ist wie ein blinder Wanderer in einem Alpental auf 1000m ueberm Meer, da koennte naemlich nun ein Nachbartal nur 500m ueberm Meer existieren. Das weiss der Wanderer aber nicht weil er ja blind ist, der ist erstmal froh ueberhaupt eine Talsohle erreicht zu haben. Im Prinzip muesste der Wanderer alle Taeler ausprobieren um das tiefste zu finden, und ja, da gibt es dann unzaehlige Moeglichkeiten.
Beim Schach hangelt man sich einem Suchbaum entlang. Man guckt sich im Prinzip alle mgl. Zuege bis zu einer bestimmten Tiefe an und waehlt dann den Zug welcher im "besten" Teilbaum liegt aus. Was beim Proteinfalten die Ableitung ist, ist hier eine Heuristik welche die einzelnen Stellungen bewertet. Da geht dann ne Menge Schachmeisterwissen rein. Die verschiedenen Heuristiken sind auch der Unterschied der versch. Schachprogramme. Analog sind d. Taeler die verschiedenen Aeste.
Gruessle
Naja, beim Proteinfalten reicht ja prinzipiell die inneren Energie des Molekuels zu minimieren: man bestimmt die Ableitung fuer die innere Energie und mit einem Algorithmus der Wahl, der einfachste ist da wohl "steepest descent", berechnet man eine Konfiguration mit der Ableitung 0.
Das Problem ist hier das der lokalen Optima, hat man eine Loesung gefunden, also eine Konfiguration mit Ableitung 0, so kann man die innere Energie rausbekommen indem man die Konfiguration in die Ursprungsfunktion einsetzt und den entsprechenden Wert berechnen. Es kann aber trotzdem noch "bessere" Konfigurationen geben.
Das ist wie ein blinder Wanderer in einem Alpental auf 1000m ueberm Meer, da koennte naemlich nun ein Nachbartal nur 500m ueberm Meer existieren. Das weiss der Wanderer aber nicht weil er ja blind ist, der ist erstmal froh ueberhaupt eine Talsohle erreicht zu haben. Im Prinzip muesste der Wanderer alle Taeler ausprobieren um das tiefste zu finden, und ja, da gibt es dann unzaehlige Moeglichkeiten.
Beim Schach hangelt man sich einem Suchbaum entlang. Man guckt sich im Prinzip alle mgl. Zuege bis zu einer bestimmten Tiefe an und waehlt dann den Zug welcher im "besten" Teilbaum liegt aus. Was beim Proteinfalten die Ableitung ist, ist hier eine Heuristik welche die einzelnen Stellungen bewertet. Da geht dann ne Menge Schachmeisterwissen rein. Die verschiedenen Heuristiken sind auch der Unterschied der versch. Schachprogramme. Analog sind d. Taeler die verschiedenen Aeste.
Gruessle
So sollte Wissenschaft sein: fröhlich. Wusste schon Nietzsche. Wer es schafft, dass sich Menschen ohne akademischen Migrationshintergrund freudig einer anspruchsvollen Forschungstätigkeit widmen, verdient einen Orden wider die Verblödung. Ich bin David Baker dankbar.
Es gibt eine erweiterte Anwendung für „Falte es“. Die meisten Proteine bestehen nicht nur aus Aminosäuren, sondern weisen als nicht zu vernachlässigendes Strukturmerkmal antennenartige Zuckerreste auf.
Der Gesamtzuckergehalt dieser sogenannten Glykoproteine liegt etwa zwischen 1 und über 50 Prozent. Das griechische Wort für süß lautet glykos. {K wie kappa für diejenigen, die Anglizismus begehen, indem sie „Glycoproteine“ schreiben.}. Zucker ist nicht nur dieses weiße Zeug, das man in Kaffee und Konsorten kippt. Es gibt viele verschiedene Zucker (Kohlenhydrate). Aber wie bei den Aminosäuren hat die Natur ihre Favoriten. Kartoffelstärke besteht aus lauter langen kettenförmigen Molekülen. Holz ebenfalls hauptsächlich. Ein gravierender Unterschied zwischen beiden ist, dass Stärke als Nahrung für Menschen taugt und Holz (molekular unbehandelt) nicht. Ursächlich ist lediglich die Art der Verknüpfung der Kettenglieder, jeweils Glukose.
Zur Spielerweiteung siehe Großes Tennis II
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