RNA-Design: Spiel-Crowdsourcing toppt Computer

Online-Game liefert deutlich bessere Molekülaufbauten als Algorithmen

RNA-Puzzle: Spiel hilft Forschung mehr als jedes Programm (Foto: cmu.edu)

Pittsburgh (pte020/31.01.2014/12:16) Das Puzzlespiel "EteRNA" http://eterna.cmu.edu/web/ zeigt, wie sinnvoll Spiele sein können. US-Forschern zufolge liefern Freiwillige über das Online-Game durchweg bessere Molekül-Designs für RNA (Ribonukleinsäure), als das die besten Computer-Algorithmen können. Dementsprechend wertvoll ist das verspielte Crowdsourcing für die Wissenschaftler. Sie gewinnen dabei nicht nur Einblicke darin, wie die für viele Prozesse wichtigen Moleküle aufgebaut sein können. Auf Basis der Spielergebnisse ist auch ein verbesseter RNA-Design-Algorithmus entstanden - der aber Gamer-Intelligenz immer noch unterlegen ist.

Wegweisende Puzzles

EteRNA ist ein Puzzlespiel, das Spieler vor Aufgaben stellt, bei denen es im Prinzip um mögliche Aufbauten von RNA-Molekülen geht. "Die Qualität der Designs, die die EteRNA-Online-Community liefert, ist erstaunlich und geht weit über das hinaus, was wir bei Projektstart erwartet haben", so Adrien Treiulle, Informatikprofessor an der Carnegie Mellon University htrtp://cmu.edu . Um zu testen, ob ein Aufbau realweltlich praktikabel ist, synthetisieren Biochemiker an der Universität Stanford http://stanford.edu vielversprechende Designs im Labor. Dabei hat sich gezeigt, dass die von Spielern generierten Moleküle die von führenden Algorithmen entwickelten schlagen.

Ein Algorithmus ist zwar schneller und kann in unter einer Minute einen neuen Molekülaufbau entwickeln, während ein Mensch meist ein bis zwei Tage dazu braucht. "Die Qualität der Community-Designs ist so gut, dass selbst unter tausenden per Computer-Algorithmen generierten Designs keines so gut ist", betont jedoch Jeehyung Lee, Informatik-Doktorand an der Carnegie Mellon. Das Team hat daher auf Basis von Design-Prinzipien der Community mittels Maschinenlern-Techniken mit "EteRNABot" einen neuen Algorithmus entwickelt. Dieser schlägt früher Programme um Längen - reicht aber noch immer nicht an die Community der bislang gut 130.000 EteRNA-Spieler heran.

Intuitive Formen möglich

Einer der Gründe, warum EteRNA-Spieler trotz fehlender wissenschaftlicher Ausbildung so erfolgreich Moleküle entwickeln, scheint die menschliche Intuition zu sein. Menschen erkennen instinktiv visuelle Muster, so Lee, und stoßen auf Design-Regeln, die auf den ersten Blick gar nicht sinnvoll erscheinen, sich aber als effektiv erweisen. Dazu zählt beispielsweise, dass ein bestimmtes RNA-Basenpaar nur an den Enden von Strängen zum Einsatz kommt, da sonst unvorhergesehene Formen entstehen.

Das Games-Crowdsourcing könnte sich auf Dauer als medizinisch wertvoll erweisen, da RNA nicht nur als Überträger genetischer Information, sondern auch als Zellregulator wichtig ist. Ein besseres Verständnis dafür, wie die Moleküle aufgebaut sind, könnte daher weitreichende Konsequenzen haben - von besseren Behandlungsmethoden für Krankheiten wie HIV bis hin zu RNA-Computern. Übrigens stellen andere Genetik-Games EteRNA in Sachen Beliebtheit noch in den Schatten - das DNA-Puzzle "Phylo" (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/20131028001 ) hatte schon über 300.000 Spieler.

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