uniVersI/O



Tiedeviikko 31/10

Tiede ja pelit

Credit: Foldit team/University of Washington

Vaikka tietokonepelit yleensä lasketaan kansanhuveiksi, on niitä käytetty myös tieteellisiin tutkimuksiin, joko virtuaalisen epidemian seuraamisessa tai nettiyhteisöjen käyttäytymisen tutkimisessa tai ylipäätään mainostamaan tiedettä (esim. lähiaikoina julkaistu Moonbase Alpha). Tällä viikolla Nature-lehdessä julkaistiin artikkeli, jossa ensimmäistä kertaa tekijöiden joukossa on tietokonepelaajayhteisö. Kyseessä on mahdollisesti ensimmäinen kerta kun pelaajat ovat aktiivisesti osallistuneet tieteellisten tulosten tekemiseen. Tutkimus myös osoittaa, että tietokonealgoritmien ja ihmisälyn yhdistäminen voi tuoda tarvittavaa lisäpontta laskennallisesti haastavien ongelmien ratkaisuun. Artikkeli käsittelee proteiinin rakenteen ratkaisemista Foldit -nimisen pelin avulla. Proteiinit ovat kolmiulotteisia rakennelmia, jotka koostuvat aminohapoista, ja ne pyrkivät saavuttamaan energeettisesti edullisimman tilan laskostumalla kolmiulotteisesti, mikä voi olla melko monimutkainen asetelma kyykyttäen tehokkaimmatkin tietekoneet. Proteiinin hydrofobiset osat pyrkivät pysymään proteiinin sisäosissa, kaukana vedestä, jossa proteiinit majailevat. Tämän lisäksi proteiinit muodostavat vetysidoksia ja vaikuttavat sähkövarauksen kautta läheisten osien kanssa. Kun tällaiset vuorovaikutukset maksimoidaan proteiinin laskostumisessa, pienenee samalla rakenteen vaatima energia. Foldit luo ensin algoritmin avulla suhteellisen energeettisesti edullisen asetelman proteiinille, jota pelaaja voi yksinkertaisen ohjauksen avulla tökkiä kolmiulotteisesti ohjelman näyttäessä samanaikaisesti proteiinin rakenteen vaatiman energian. Tutkimuksessa kävi ilmi, että muutaman helpon tehtävän jälkeen pelaajat oppivat järjestämään proteiinin paremmin energeettisesti edulliseen tilaan kuin tietokonealgoritmi. Pelaajat olivat erityisen hyviä tunnistamaan ulostyöntyviä hydrofobisia osia ja tunkemaan ne takaisin proteiinin sisälle vastoin kuin tietokonealgoritmi. Eri pelaajat osoittivat myös erilaisia vahvuuksia, toisten ollessa parempia energian minimoinnin hienosäätämisessä ja toiset tunnistamaan isoja muutoksia energiaminimin löytämiseksi. Ilman algoritmin antamaan alkuasetelmaa, pelaajat olivat kuitenkin huonoja löytämään itsenäisesti energisesti edullista tilaa proteiinin rakenteelle. Näin ollen tutkimuksessa käytetty tietokoneen ja ihmisten yhteistyö osoittautui parhaimmaksi lähestymistavaksi proteiinin rakenteen ongelmalle. Todennäköisesti tämä trendi on rantautumassa myös muille tieteenaloille.

Tieteellinen artikkeli

Galaksit törmäävät

Ihmissilmän erottama näkyvän valon aallonpituusalue on vain pieni osa sähkömagneettista spektriä, ja pelkästään sitä käyttämällä maailmankaikkeuden tarkastelumme jäisi sangen vajavaiseksi. Kattavalla satellittikokoelmalla eri sähkömagneettisen spektrin alueilla saadaan huomattavasti parempi kuvakulma universumiimme, kuten esimerkiksi seuraavassa kuvassa:

Credit: Chandra: NASA/CXC/SAO, Spitzer: NASA/JPL-Caltech, Hubble: NASA/STScI

Ylläoleva kuva kahden galaksin törmäyksestä on koostettu NASA:n röntgensatelliitti Chandran (sininen), infrapunasatelliitti Spitzerin (punainen) ja Hubblen (ruskea ja kultainen) ottamista kuvista. Kuvan galaksit sijaitsevat noin 62 miljoonan valovuoden päässä Maasta ja ne ovat törmänneet toisiinsa jo yli sata miljoonaa vuotta. Galaksienväliset törmäykset aiheuttavat niiden sisältävän pölyn ja kaasun kuumenemisen ja tiivistymisen, joka käynnistää miljoonien uusien tähtien syntymisen galakseissa. Kyseisessä törmäyksessä nuorimmat ja massiivisimmat tähdet ovat kuluttaneet polttoaineensa jo loppuun ja ovat räjähtäneet supernovaräjähdyksenä. Kuvan sininen röntgenhohde on säteilyä valtavista, kuumista tähtienvälisistä kaasupilvistä, joita räjähtäneet supernovat ovat ruokkineet raskaammilla atomeilla (esim. happi, rauta, magnesium ja pii), joista myöhemmin syntyy uusi tähtien ja planeettojen sukupolvi. Vastaavasti siniset pistemäiset kohteet ovat tähtien jäännöksiä, mustia aukkoja tai neutronitähtiä, joihin putoava materia kuumenee erittäin paljon lähettäen röntgensäteilyä. Punainen infrapunahohde tulee vastaavasti lämpimistä pölypilvistä, joita juuri syntyneet tähdet lämmittävät säteilyllään. Näitä pilviä esiintyy erityisesti kahden galaksin törmäyskohdassa. Vastaavasti valkoinen/kultainen näkyvän valon aallonpituusalueen säteily on peräisin vanhoista tähdistä tai tähtiensyntyalueista ja ruskea väri edustaa pölysäikeiden sijaintia galakseissa. Suurin osa heikommista näkyvän valon kohteista on tähtijoukkoja, jotka sisältävät tuhansia tähtiä. Alla videopätkä, josta voi nähdä eri aallonpituusalueen kuvat erikseen.

Mainokset

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: