10 de novembre 2011

Jugant al Tetris amb proteïnes...

Qui diria que simplement per jugar podem aparèixer com a autors d'un article de recerca científica publicat a una de les revistes més prestigioses, Nature?


Fa ja uns quants anys van començar a aparèixer sistemes de col·laboració que utilitzen els nostres ordinadors mentre nosaltres no hi treballem amb l'objectiu d'aprofitar la potència de càlcul no usada per a fer càlculs i anàlisis especialment complexes de diversos àmbits científics. El primer projecte d'aquesta mena fou el projecte GIMPS per a calcular nombres primers de Mersenne, tot i que potser el més famós és el SETI@Home, per a analitzar els senyals rebuts per radiotelescopis d'arreu del món i buscar-hi possibles indicis de civilitzacions extraterrestres. La idea és utilitzar la potència de càlcul de milers i milers d'ordinadors d'arreu del món mentre ningú no els utilitza per realitzar càlculs i anàlisis científiques. Avui ja hi ha molts projectes d'aquesta mena en marxa, tots basats en el que s'anomena un sistema de computació distribuïda, en concret el sistema BOINC (doneu un cop d'ull a la llarga llista de projectes). En aquests casos també s'anomena computació voluntària, ja que els participants ofereixen voluntàriament temps de càlcul del seu ordinador per a la tasca en qüestió.

Fins aquí res de jocs, ja ho sé, ara hi arribem...


Poc després es va pensar en aprofitar no els ordinadors, sinó les persones que són davant dels ordinadors. Així han anat sorgint altres sistemes de «computació» distribuïda en què es proposa als usuaris d'ordinadors amb connexió a la xarxa que facin una sèrie de tasques. Quines tasques? Està clar que han de ser tasques senzilles, perquè tothom les pugui fer, sense haver de ser cap expert en el tema que s'està estudiant ni sense haver de tenir cap mena de formació científica. I tasques senzilles vol dir tasques rutinàries, repetitives i segurament tedioses si algú les hagués de fer 8 hores al dia, però no tant si en lloc d'una persona dedicant-s'hi 8 hores al dia, ho fan 100 persones dedicant-hi 5 minuts al dia. Ara potser podeu pensar «però aquesta mena de tasques repetitives no són les que fan tan i tan bé els ordinadors?» Bé, sí i no. I aquí hi ha un punt clau: els humans som molt bons en reconèixer patrons, formes i estructures tridimensionals, molt millors del que ho puguin ser actualment els ordinadors. Per tant es va pensar en aprofitar aquesta capacitat dels humans per ajudar en projectes de recerca que impliquin reconèixer patrons i establir estratègies de resolució de problemes espacials. D'aquesta manera han aparegut projectes com Galaxy Zoo o Be a Martian, entre molts d'altres, tots els quals es basen en comparar imatges i identificar patrons destacables, sigui en galàxies o en la superfície de Mart. I repeteixo: a nosaltres humans ens resulta molt fàcil identificar patrons, però als ordinadors els costa molt; al capdavall milions d'anys de selecció natural ens han dut a ser molt bons en això, ja que en depenia la nostra supervivència. El factor lúdic s'introdueix fent que aquesta tasca aporti una certa recompensa, una recompensa tant en termes de «punts» obtinguts com en termes del plaer de poder ser partícip d'un descobriment científic. Estarem d'acord que com a joc és limitadet, però el punt important és que per primera vegada s'introdueix el joc no com a element didàctic, no com a element d'estudi, sinó com a eina de recerca d'alt nivell.

I dins d'aquesta mena de projectes arribem al que segurament és el més sofisticat de tots actualment: FoldIt. De què va FoldIt? Doncs de plegament de proteïnes... Calma, que ara ho explico. Segurament ja sabeu que a les nostres cèl·lules tenim ADN, i resulta que la missió d'aquest ADN és codificar proteïnes. Què vol dir codificar proteïnes? Doncs que cada fragment d'ADN, cada gen, conté les instruccions necessàries perquè la maquinària bioquímica de la cèl·lula construeixi una proteïna (a través de l'ARN, però ara no hi entrarem). En concret, cada tres trossets d'ADN (cada tres bases, fragment que s'anomena codó) indiquen que a l'hora de construir la proteïna s'ha de col·locar un aminoàcid concret (per posar un exemple, el grup de tres bases GCC indica que s'ha de posar l'aminoàcid alanina). I una bona tirallonga d'aminoàcids formen precisament una proteïna; i vés per on, les proteïnes són les que fan funcionar tot plegat, els veritables pencaires de qualsevol organisme. Ja veieu com van les coses, doncs: ADN > ARN > proteïnes > activitat biològica.


Ara bé, les proteïnes, aquestes tirallongues d'aminoàcids (entre 100 i 1.000) no serveixen per a res així tal qual, amb els aminoàcids ben endreçadets posats un rere l'altre: per tal de funcionar correctament, aquesta tirallonga s'ha de plegar sobre sí mateixa com un llençol fins a arribar a una forma (la conformació nativa) que és la que li permet funcionar com li pertoca (i que resulta que, normalment, és la que fa que la proteïna tingui la menor energia possible). El plegament d'una proteïna està totalment determinat a partir dels aminoàcids que la formen, però el problema és que no sabem gaire bé com collons s'ho fa, com carai arriba a la conformació nativa final; vaja, no sabem predir quina serà l'estructura final d'una proteïna només a partir de la cadena d'aminoàcids. L'interès és que determinar l'estructura de les proteïnes és fonamental per entendre les causes de moltes malalties i elaborar fàrmacs per evitar-les; i encara més, sabent el mecanisme de plegament podem fer proteïnes a mida que tinguin una activitat determinada (el que s'anomena enginyeria de proteïnes).

I és que el nombre de formes diferents en què es pot plegar una proteïna, fins i tot una de petitona, és astronòmic, i determinar quina de totes les formes és la nativa és un dels problemes més durs de la biologia molecular, i un dels que consumeix més temps de càlcul dels ordinadors, fins i tot dels grans superordinadors. I aquí arriba FoldIt: el projecte FoldIt, en lloc d'intentar-ho amb força bruta (superordinadors), vol aprofitar la capacitat innata de resolució de problemes espacials dels humans, de manera que des de casa seva milers de persones juguin competitivament a plegar proteïnes a la pantalla del seu ordinador i trobin les conformacions més estables (les d'energia menor, recordeu que la conformació nativa és la de menor energia). La idea és la mateixa que ja hem comentat anteriorment, en què l'aspecte lúdic s'introdueix gràcies a un sistema de puntuació i a una competició entre individus o grups d'individus per trobar la millor conformació en un temps determinat. A la pantalla t'apareix la proteïna i pots dedicar-te, literalment, a jugar amb ella, estirant-la, doblegant-la, arrossegant-la amb el ratolí (i també amb unes eines addicionals que la «sacsegen» i fan altres marranades a la pobra proteïna).


Tot això en un entorn plenament dospuntzero, amb una wiki i una veritable xarxa social de participants, que intercanvien idees i les estratègies que segueixen quan són davant de la pantalla i intenten fer encaixar la proteïna. Evidentment, els investigadors del projecte han de comprovar i treballar força amb els resultats aconseguits pels jugadors abans d'arribar a cap conclusió, però la idea que cal destacar és que un entorn lúdic permet fer les tasques inicials de la recerca amb una efectivitat superior a la dels algorismes informàtics.


El resultat més espectacular de tot plegat ha estat la publicació del següent article aquest octubre:
En aquest treball, a partir dels resultats dels jugadors de FoldIt, s'ha pogut determinar l'estructura de la proteasa retroviral (un enzim, un tipus de proteïna) del virus Mason-Pfizer de les mones, un virus que provoca en les mones una malaltia de la mateixa família que la sida. Déu n'hi do, per jugar al Tetris amb proteïnes!

Trobareu més informació també a:


08 de novembre 2011

Inventum, jocs i ciència

Fa pocs dies comentàvem que acabava de sortir al carrer el joc Inventum, de l'Oriol Comas. Avui se n'ha fet la presentació oficial a l'Aula Magna de la UB.

Foto: UB
Ha estat un acte prou interessant. Hi han participat el rector de la UB, Dídac Ramírez, la directora general de la Fundació Bosch i Gimpera, Carme Verdaguer i el cap de la Unitat del Foment de la Cultura Científica de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia (FECYT) del Ministeri de Ciència i Innovació, César López. I, evidentment, també l'autor del joc, l'Oriol Comas, que ha fet una breu xerrada sobre la importància del joc com a element cultural i ens ha presentat la seva creació.

Foto: UB
Com ja dèiem fa uns dies, fer recerca no és fàcil (i tots els que n'hem fet prou que ho hem patit), calen diners, recursos, material, personal, barallar-se amb els responsables de presa de decisions, amb polítics,... en fi, un munt de coses no directament relacionades amb la recerca. Actualment la ciència és una empresa comunitària, amb col·laboracions contínues i amb mil i una relacions amb altres àmbits. Això és el que vol representar Inventum, un joc col·laboratiu en el qual cada jugador té la identitat d’una universitat que, l'any 2450 i amb l'ajuda de la tot just inventada màquina del temps Alí Bei 18, torna al segle XX per mirar de redescobrir alguna de les descobertes més importants d'aquell segle. Els jugadors han de col·laborar aportant recursos, diners, personal i temps, però també han de lluitar contra els imprevistos habituals en qualsevol recerca i potser també contra algun jugador amb pocs escrúpols, el Dr. Nyap, la identitat del qual ningú no coneix. Els jugadors assoliran conjuntament la glòria o bé fracassaran conjuntament, però atenció, que si guanyen sempre n'hi haurà un que ho haurà fet una mica millor que els altres. Col·laboració i competició, dos elements clau en la recerca científica... i també en els jocs!

Foto: UB
Vés per on, dues de les coses que més m'agraden, el joc i la ciència, reunides en una petita capseta. Què més vull?

03 de novembre 2011

Europa Ludi

En el darrer missatge ja vam comentar que, durant el lliurament dels premis del concurs de Boulogne-Billancourt, la regidora de promoció econòmica de l'ajuntament de Granollers, Andrea Canelo, i l'Oriol Comas van anunciar la unió dels concursos de Granollers i de Boulogne en un únic concurs europeu, Europa Ludi.


Com és exactament aquest nou concurs? Encara no sabem gaire coses, però la idea és combinar les forces per poder gestionar i valorar millor la gran quantitat de jocs que es presenten cada any i poder treballar en millors condicions per tal de premiar nous autors i noves formes de jugar. El concurs se celebrarà alternativament a Boulogne i a Granollers; això vol dir que l'any que ve, 2012, l'organització es farà des de Boulogne i el lliurament de premis es farà a Granollers; l'any 2013 les dues ciutats intercanviaran els papers, i així successivament. En tots els casos els jocs presentats al concurs es llegiran i es provaran per grups de jugadors d'ambdues ciutats.

El que encara no sabem són les bases del concurs, si hi haurà un guanyador i accèssit (com a Granollers), quatre guanyadors (com a Boulogne) o alguna altra cosa. Tampoc sabem si presentar un joc serà gratuït (com a Granollers) o caldrà abonar una petita quota d'inscripció (com a Boulogne). I tampoc no sabem quin serà el premi o premis per al guanyador o guanyadors. Però crec que ben aviat podrem donar més informació.

Haurem de fer atenció a les novetats que ens arribin del Vallès Oriental i de l'Île-de-France. En qualsevol cas, ja ho sabeu: ja podeu començar a polir regles i acabar jocs, que la cosa va en sèrio.

01 de novembre 2011

Fent de jurat a Boulogne-Billancourt

Aquest any sembla que estigui abonat a això de fer de jurat en concursos de jocs. Fa uns mesos ja vaig explicar les meves experiències com a jurat en el 5è (i últim) Concurs Ciutat de Granollers de creació de jocs. Doncs vés per on, aquest cap de setmana passat he tornat a fer de jurat, ara al germà gran de Granollers, el Concurs Internacional de Creadors de Boulogne-Billancourt, en la seva 30a (i última) edició.

Els dies 28, 29 i 30 d'octubre ens vam reunir a la Salle du Parchamps de la vila de Boulogne-Billancourt aquests que veieu a la foto:


Erem en Tom Werneck (1), ni més ni menys que el creador de l'Spiel des Jahres i una veritable enciclopèdia vivent del món del joc, en Nicolas Bosseret (2), la Beatrice Parisi (3), l'Olivier Grégoire (4), jo mateix (5), l'Olivier Marchand (6), en Jim Gaudin (7) i la Nadine Bogner (8), amb en Gaëtan Bésieux com a amfitrió i director del concurs.

No cal dir que la companyia va ser extraordinària i durant aquests tres dies les converses i intercanvis d'impressions sobre el món dels jocs van ser d'allò més interessants i enriquidores. Finalment, després de provar els deu jocs finalistes, ens vam decidir pels quatre jocs següents com a guanyadors:

  • Karma, de Christian Rossiquet. Sota un tema d'ànimes que es reencarnen i reaprenen allò viscut en vides anteriors, s'amaga un joc elegant i original, amb un mecanisme de gestió i ús de daus que encara no havíem vist i amb un sistema d'arrossegament dels jugadors que van darrere teu que proporciona una interacció molt interessant entre jugadors.
  • Serial couleurs, de Cyril Blondel. L'OLNI (objecte lúdic no identificat) d'aquest any, un joc en què els jugadors han d'estimar on aniran a parar els diferents segments de colors d'un cordill una vegada col·locat seguint un camí cada vegada diferent en uns pilons sobre un tauler perforat. Hi vam valorar l'originalitat del joc i les grans possibilitats que ofereix per al seu desenvolupament en mil-i-una direccions diferents.
  • Space squadron, de Stéphane Boudin. Un joc de cartes per a dos amb una mecànica molt interessant de col·locació i de revelació, amb molt double guessing entre els jugadors. Quan semblava que ja havíem vist tot en jocs de cartes, aquí trobem encara un sistema innovador.
  • Tokaïdo, d'Antoine Bauza. Sí, el creador del magnífic Seven Wonders guanya Boulogne poc després de guanyar l'Spiel des Jahres. Tokaïdo és un joc que combina de manera molt elegant mecàniques ja vistes. Com va dir la Beatrice Parisi en el lliurament del premi, un joc que transmet repòs i tranquil·litat sense eliminar la competició entre els jugadors.
La llista dels quatre premiats va quedar acordada diumenge mentre dinàvem i a les quatre es va fer el lliurament de premis al magnífic Musée Français de la Carte à Jouer, a la vila d'Issy-lès-Moulineaux. I durant aquest lliurament la regidora de promoció econòmica de l'ajuntament de Granollers, Andrea Canelo, i l'Oriol Comas van anunciar una sorpresa (que alguns ja sabíem): la unió dels concursos de Granollers i de Boulogne en un únic concurs europeu, Europa Ludi, que se celebrarà alternativament a Boulogne i a Granollers.

El rei és mort! Llarga vida al rei!


Ben aviat farem una altra entrada parlant més detalladament d'això d'Europa Ludi.