Фило (видеоигра)

Фило
Разработчик(и)	Университет Макгилла ; Центр биоинформатики Макгилла
Первоначальный выпуск	2010
Двигатель	Adobe Flash ;
Платформа	Unity ( веб-браузер , Android , iOS )
Доступно в	английский, французский
Тип	Видеоигра
Веб-сайт	фило .cs .макгилл .что

Phylo — экспериментальная видеоигра об оптимизации множественного выравнивания последовательностей . ^{[ 1 ]} Разработанная Центром Макгилла биоинформатики , она была первоначально выпущена как бесплатная флэш- игра в ноябре 2010 года. Задуманная как игра с определенной целью , игроки решают головоломки на сопоставление шаблонов, которые представляют собой нуклеотидные последовательности различных филогенетических таксонов, чтобы оптимизировать выравнивание с помощью компьютерного алгоритма. . Выравнивая вместе каждую нуклеотидную последовательность, представленную в виде блоков разного цвета, игроки пытаются получить наибольшее количество очков для каждого набора последовательностей, сопоставляя как можно больше цветов и минимизируя пробелы.

Нуклеотидные последовательности, сгенерированные Phylo , получены на основе фактических данных о последовательностях из браузера генома UCSC . Рейтинги игроков с высокими показателями собираются в виде данных и отправляются обратно в Центр биоинформатики Макгилла для дальнейшей оценки с помощью более строгого алгоритма подсчета очков. Те мировоззрения игроков, которые набирают больше, чем текущий балл, сгенерированный компьютером, будут повторно включены в глобальное мировоззрение в качестве оптимизации.

Фон

Целью множественного выравнивания последовательностей в филогенетике является определение наиболее вероятной нуклеотидной последовательности каждого вида путем сравнения последовательностей дочерних видов с последовательностями самого недавнего общего предка . Создание такого оптимального выравнивания множественных последовательностей обычно определяется с помощью алгоритма динамического программирования, который находит наиболее вероятный результат эволюции путем минимизации количества необходимых мутаций . Эти алгоритмы генерируют филогенетические деревья для каждого нуклеотида в последовательности для каждого вида и определяют генетическую последовательность общего предка путем сравнения деревьев дочерних видов. Затем алгоритмы оценивают и сортируют законченное филогенетическое дерево, и выравнивание с максимальным показателем экономии определяется как оптимальное и, следовательно, наиболее вероятное с эволюционной точки зрения выравнивание множественных последовательностей. Однако поиск такого оптимального выравнивания для большого количества последовательностей оказался NP-полной проблемой.

Вместо этого Phylo использует человеческие вычисления для создания интерактивного генетического алгоритма для решения проблемы выравнивания множественных последовательностей. Генерация наследственных последовательностей и оценка экономии по-прежнему рассчитываются с использованием разновидности метода Фитча-Марголиаша , но Фило абстрагирует генетические последовательности, полученные из браузера генома UCSC, в игру по сопоставлению шаблонов, что позволяет игрокам-людям скорее предположить наиболее вероятное совпадение. чем алгоритмическое рассмотрение всех возможных деревьев.

Геймплей

Каждая головоломка в Phylo классифицируется на основе количества фрагментов общей последовательности, которые необходимо выровнять, и заболевания, связанного с этим фрагментом у людей. После того, как головоломка выбрана, несколько фрагментов генетической последовательности каждого вида, которые необходимо выровнять, представленные в виде цветных блоков, помещаются каждый в один ряд сетки. Каждый нуклеотид фрагмента генетической последовательности может свободно перемещаться по сетке. Затем игроки могут при необходимости корректировать последовательности, чтобы создать наибольшее количество совпадений цветов в каждом столбце между ними, сводя при этом к минимуму количество появляющихся пробелов.

Оценка выравнивания последовательностей осуществляется путем сравнения каждой из последовательностей, выровненных игроком, с определенной алгоритмом предковой последовательностью, сгенерированной в каждом узле. Совпадение цветов дает +1 к баллу, несовпадение дает -1, открытие пробела дает -5, а расширение любого существующего пробела дает -1. Затем каждые несколько секунд определяется сумма всех сравнений, что дает окончательную оценку мировоззрения этого игрока. Для каждой головоломки в начале игры изначально доступно только несколько последовательностей. Игрок должен побить номинальный счет, определенный компьютером, прежде чем перейти к следующему раунду и разблокировать дополнительные соответствующие последовательности. Игрок побеждает, и ему разрешается внести в базу данных выравнивание своей последовательности, совпав или превысив окончательный номинальный балл, сгенерированный компьютером для каждой головоломки.

Уровни

По состоянию на май 2019 г. ^[update] (v 3.1.5), у Phylo есть три режима игры:

Режим истории с уровнями, организованными в виде пошагового руководства.
Оригинальный режим Phylo с выбором болезней
Новый режим рибо для молекул РНК, в котором как последовательности, так и вторичные структуры РНК (стебель-петли) выровнены. ^{[ 2 ]}

Результаты

По сравнению с компьютерными результатами, игроки смогли улучшить 70% раскладов. ^{[ 1 ]} В 2013 году разработчики Phylo создали веб-сервер под названием Open-Phylo (ныне несуществующий), который позволяет исследователям загружать свои собственные наборы последовательностей, чтобы игроки могли их согласовать. По сравнению с компьютерным выравниванием опытные игроки смогли внести в основном небольшие улучшения по сравнению с тем, что могли сделать алгоритмы выравнивания последовательностей. Были также некоторые незначительные случаи значительно лучших выравниваний, предложенных людьми. ^{[ 3 ]} В отчете Phylo за пять лет за 2017 год делается аналогичный вывод. ^{[ 4 ]}

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Кавриков А.; Руманис, Г.; Кам, А.; Квак, Д.; Люнг, К.; Ву, К.; Заур, Э.; Фило, Л.; Сармента, М.; Бланшетт, М.; Вальдиспюль, Дж.; Философские игроки (2012). Михалак, Павел (ред.). «Phylo: гражданский научный подход к улучшению множественного выравнивания последовательностей» . ПЛОС ОДИН . 7 (3): e31362. Бибкод : 2012PLoSO...731362K . дои : 10.1371/journal.pone.0031362 . ПМК 3296692 . ПМИД 22412834 .
^ Вальдиспюль, Дж; Кам, А; Гарднер, П.П. (2015). «Краудсорсинг структурного выравнивания РНК с помощью компьютерной онлайн-игры» (PDF) . Тихоокеанский симпозиум по биокомпьютингу. Тихоокеанский симпозиум по биокомпьютингу : 330–41. ПМИД 25592593 .
^ Квак, Д; Кам, А; Бесерра, Д; Чжоу, Вопрос; Хмель, А; Зарур, Э; Кам, А; Сармента, Л; Бланшетт, М; Вальдипюль, Дж (2013). «Open-Phylo: настраиваемая платформа массовых вычислений для множественного выравнивания последовательностей» . Геномная биология . 14 (10): 116 р. дои : 10.1186/gb-2013-14-10-r116 . ПМК 4014878 . ПМИД 24148814 .
^ Вальдипюль, Жером; Бланшетт, Матье; Ахсан, Фейзи; Сингх, Акаш (21 сентября 2017 г.). «Уроки компьютерной онлайн-игры по массовой геномике» . Пятая конференция AAAI по человеческим вычислениям и краудсорсингу .

Внешние ссылки

Официальная Фило домашняя страница

[plosone-1] Jump up to: ^а ^б ^с Кавриков А.; Руманис, Г.; Кам, А.; Квак, Д.; Люнг, К.; Ву, К.; Заур, Э.; Фило, Л.; Сармента, М.; Бланшетт, М.; Вальдиспюль, Дж.; Философские игроки (2012). Михалак, Павел (ред.). «Phylo: гражданский научный подход к улучшению множественного выравнивания последовательностей» . ПЛОС ОДИН . 7 (3): e31362. Бибкод : 2012PLoSO...731362K . дои : 10.1371/journal.pone.0031362 . ПМК 3296692 . ПМИД 22412834 .

[2] Вальдиспюль, Дж; Кам, А; Гарднер, П.П. (2015). «Краудсорсинг структурного выравнивания РНК с помощью компьютерной онлайн-игры» (PDF) . Тихоокеанский симпозиум по биокомпьютингу. Тихоокеанский симпозиум по биокомпьютингу : 330–41. ПМИД 25592593 .

[open-phylo-3] Квак, Д; Кам, А; Бесерра, Д; Чжоу, Вопрос; Хмель, А; Зарур, Э; Кам, А; Сармента, Л; Бланшетт, М; Вальдипюль, Дж (2013). «Open-Phylo: настраиваемая платформа массовых вычислений для множественного выравнивания последовательностей» . Геномная биология . 14 (10): 116 р. дои : 10.1186/gb-2013-14-10-r116 . ПМК 4014878 . ПМИД 24148814 .

[4] Вальдипюль, Жером; Бланшетт, Матье; Ахсан, Фейзи; Сингх, Акаш (21 сентября 2017 г.). «Уроки компьютерной онлайн-игры по массовой геномике» . Пятая конференция AAAI по человеческим вычислениям и краудсорсингу .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]