Мы используем cookie. Это позволяет нам анализировать взаимодействие посетителей с сайтом и делать его лучше. Продолжая пользование сайтом Вы соглашаетесь c использованием файлов cookie.
OK
Close
10.11.2021
Как игровые механики меняют науку
В нерабочие дни с 30 октября по 7 ноября, российское общество «Знание» проводило марафон, на котором в режиме постоянных онлайн-трансляций предлагалось провести время с пользой и узнать много нового из самых разных областей.


Директор разработки образовательных программ факультета Игровой индустрии и Киберспорта Михаил Пименов принял участие в марафоне «Дома со Знанием», который был посвящён истории, науке, IT, медицине, игровой индустрии и другим областям. В рамках марафона организованы лекции, дебаты и прямые эфиры.

На треке «Игровые технологии, которые меняют науку» Михаил рассказал, как «Гражданская наука» помогает собирать большие данные при использовании игровых механик, открывать новые планетарные системы и помогать в борьбе с раком и Covid-19.
Посмотреть полное видео можно здесь: https://vk.com/video-135454514_456240034

А мы, в свою очередь, публикуем подробную расшифровку, со множеством интересных фактов, включая не вошедшие в эфир.
Идея о том, что игры могут помогать научным исследованиям уже сама по себе звучит как научная фантастика, но если разобраться, наука тесно идёт с играми бок о бок с самого начала. Именно в университетах появились первые игры. Ту же Spacewar сделали в МТИ (Массачусетском технологическом институте), на компьютере PDP-1 и выводили изображение на дисплей осциллографа, а если копнуть ещё дальше, то можно дойти и до 1947 года. В то время Алан Тьюринг написал программу для игры в шахматы. С тех пор игровая индустрия сильно изменилась — игровые механики сильно эволюционировали, игры стали сложнее, технологичнее, а со временем появились и те, которые стали целенаправленно разрабатываться для помощи в исследованиях. По мере возрастания как вычислительных мощностей пользовательских ПК, так и с развитием сети, на сцене видеоигра появились проекты «Гражданской науки», разработка которых продолжается по сей день.

Сейчас таких игр сотни. Кроме того, нередко, выполнив определённую задачу, проект может закрыться или быть переработан под новые — чаще всего это области изучения психологии, медицины, биологии, физики и космоса.
Project Discovery — это мини-игра, которая, в свою очередь, является частью EVE Online — популярнейшей многопользовательской онлайн-игры со сложной экономикой, многочисленными кланами и космической флотилией, которая стремится исследовать неизведанные просторы вселенной. Тяга к первооткрытиям её аудитории как нельзя лучше подошла для интеграции игровой механики, суть которой сводится к анализу данных с помощью специальных инструментов отслеживания. Благодаря отличной симуляции процесса исследования игроки помогли учёным понять, как коронавирус влияет на иммунную систему человека. Игроки просто рисуют многоугольники вокруг разных скоплений клеток, используя интерфейс игры и тем самым помогают изучать собранную информацию о COVID-19.
Фанаты EVE Online сэкономили докторам более 330 лет работы над добычей информации о новой болезни и это уже большой результат, который оказывает существенную помощь в изучении болезни. Всего в Project Discovery приняли участие 327 тысяч игроков, а сам проект получил награду Webby Awards в номинации «Голос народа» за активную поддержку в борьбе с COVID-19 — награду, которая ежегодно присуждается лучшим интернет-проектам.
Другой пример — Borderlands Science, проект от исследовательской группы The Microsetta Initiative, общественной организации Massively Multiplayer Online Science и канадского университета Макгилла. Этот проект представляет собой головоломку по выстраиванию в ряд одинаковых блоков, которые на самом деле являются органическими соединениями — нуклеотидами. Простая механика решения пазлов призвана помочь выявить просчёты в массиве данных исследователей и ускорить исследования микрофлоры человеческого кишечника. За успешные результаты игра начисляет внутриигровую валюту, которую можно потратить на косметические улучшения в Borderlands 3. Это и игрокам приятно и ощутимые результаты уже есть — всего за месяц усилиями сообщества было решено более 36 миллионов таких головоломок.

Могут ли такие интеграции в видеоигры быть интересны со стороны игровой разработки? Безусловно, но на данный момент этот запрос исходит больше со стороны науки. Индустрия видеоигр — в первую очередь про интерактивные развлечения, как и те же музыкальная и киноиндустрия. Сейчас это бизнес больших корпораций и конгломератов, где творчество оттесняют маркетинговые планы, ROI, KPI и другие страшные слова из расчетливого мира упорядоченных денежных потоков.

Дух риска и смелых идей всё ещё теплятся где-то в отважных сердцах независимых коллективов и разработчиков, но с финансированием у них всё гораздо сложнее и, чаще всего, гораздо скромнее. Заинтересовать одних и помочь другим могут гранты и различные субсидии, которые идут из государств и фондов. Например, та же Project Discovery финансируется в рамках исследовательской программы Европейского Союза «Горизонт 2020».

Пока космосим EVE Online довольно точно создаёт ощущение полётов к дальним уголкам вселенной и покорения планетарных систем, проект Planet Hunters, представленный группой астрономов из Уорикского университета, даёт возможность открыть вполне себе существующие. Прямо на сайте пользователи просматривают изображения данных, собранных космической миссией НАСА «Кеплер». Всё, что нужно сделать — просто сортировать изображения, отслеживая, как яркость звезды меняется с течением времени. Может быть это не так динамично, как путешествовать по виртуальному космосу внутри популярной игры, но более 100 новых планетных систем по добровольцы Planet Hunters уже смогли обнаружить, а на официальной странице проекта разработчики уже сообщили, что будут рады найти еще больше с помощью данных TESS.

Есть ещё один хороший пример, напрямую связанный с изучением космоса — Kerbal Space Program — космосим на ПК, которую разработала и издала издана компанией Squad. KSP относится к жанру подлинных космических симуляторов, а её разработчики сотрудничают по стезе аэрокосмической, инженерной и научной области с НАСА и SpaceX. Сейчас Squad совместно с TeacherGaming и НАСА изучают возможность применения игры в образовательном процессе — в рамках проекта KerbalEdu, игру адаптируют под задачи образования и уже внедряют в десятках школ.
Как несложно понять из названия, Play to Cure: Genes in Space от центра исследований Cancer Research UK — ещё одна игра, сделанная в космическом сеттинге, только в этот раз работа ведётся не по изучению космоса как такового и связанного с ним объектов, а борьбы с раком. В ней игроки наносят на карту свои маршруты во время полета в космосе, собирая вымышленное вещество (так называемый элемент Альфа), а на полученную внутриигровую валюту улучшают свой корабль. Их действия помогают ученым выявлять закономерности в гигабайтах генетической информации тысяч опухолей.
«Гены в космосе» стала мировым хитом: игру скачали более 400 000 раз и широко освещали в прессе. Благодаря игрокам было собрано и проанализировано около 5 000 000 фрагментов данных — полные геномы 1980 пациентов, точность каждого из которых была проверена 50 раз.

Применение игровых механик делает процесс априори интереснее и позволяет вовлечь игроков — прохождение уровней, системы достижений и т.д. Для многих это ещё и сопричастность, как и возможность внести свой вклад в то, что мы сейчас называем не иначе, как «Гражданская наука» — пользователи совершают достаточно простые действия, которые имеют прямое влияние на исследования. Разработчики специально делают порог входа низким, чтобы большинство людей смогло быстро разобраться с такими механиками и быстро стать частью незатейливого игрового процесса: сравнивая изображения, выделяя конкретную область или совершая полёт сквозь цели, игроки чувствуют значимость того, чем занимаются. Их действия делают такие исследования ещё и точнее. В дальнейшем на основе их действий обучается ИИ и нейросети, приближаясь в своих результатах к более точным данным.

Игроки здорово помогают с обработкой больших данных, но настоящая революция в вычислительных мощностях произойдёт с приходом квантовых компьютеров. Дело в том, что обычный компьютер оперирует только одним состоянием. А квантовый... У него возможных состояний 2 в той степени, сколько заложено в нем кубитов. Если кубитов 10, то он находится одновременно в 1024 состояниях, а если всего лишь 300, то 2 в 300-й степени. Хотя это сложно даётся представлению, но это число уже больше, чем атомов во всей Вселенной… Согласно дорожной карте развития своих квантовых компьютеров, которую в 2020 году представила IBM, к 2023 году уже будет создан КК с 1121-кубитовым процессором. Долгосрочная цель компании — создание квантовой системы на миллион кубитов. На момент 2021 года IBM запустила первый Q System One и пока что это самый мощный коммерческий квантовый компьютер в Европе. У него на борту процессор в 27 кубитов и находится он в Германии.

В Китае тоже есть консьюмерское решение — КК, который по размерам сопоставим с привычным домашним ПК в 2021 году представил стартап Shenzhen SpinQ Technology. Стоимость одного такого компьютера составляет 5 тысяч долларов и была изначально разработана для школ и колледжей. В этом КК пока всего два кубита, которыми система может оперировать.

В остальном сейчас ведутся разработки как над облачными решениями вычислительных систем, так и над устройствами, которые смогут выйти на масс-маркет. Случится скорее всего не так скоро и не за ту цену, которая была бы приятна глазу — скорее всего, не раньше начала 2030-х. Остаётся полагаться на то, что и здесь игроки помогут как можно скорее приблизить эту дату к сегодняшнему дню.
В этом исследования, которые проводятся на основе игры Quantum Moves как раз и могли бы здорово пригодиться. Физики из Орхусского университета разработали игровую механику, суть которой снова не представляет из себя ничего сложного — в начале уровня жидкая субстанция, которая играет роль атома в игре, находится в углублении, расположенном в некоторой части экрана. Игроку же необходимо создать еще одно подобное углубление и, управляя ним, переместить в результате как можно больше жидкой субстанции из начального углубления. На самом деле эта жидкость ничто иное, как атомы, данные которых отслеживаются в процессе игры.
Для того, чтобы разрабатывать игровые проекты или стать частью игровой индустрии возможностей есть столько, сколько не было ещё никогда. Даже профильное образование, которое на Западе уже давно понятное явление и общепринятая история в академической системе. У нас в последние годы оно тоже активно развивается, чему содействуют и сами компании — в этом году, Black Caviar Games запускала Game Jam с призовым фондом порядка 1 миллиона 300 тысяч рублей, в который также входили и образовательные гранты от факультета Игровой индустрии и Киберспорта, а наши студенты принимали участие в его организации.

Это хорошая история, которая позволяет найти единомышленников, попробовать свои силы или сделать первый шаг на пути к построению профессиональной карьеры в игровой индустрии. В связи с мировой пандемией и локдауном сильный буст получили и различные онлайн-курсы — исходя из нашей практики сейчас очевидно, что дистанционная форма образования стала востребована, а платформы, которые на неё ориентируются, сделали основательный скачок.

Среди последних трендов сейчас продолжает находиться и сама сфера киберспорта. Например, в этом году у нас в рамках факультета запустился колледж и показал набор, который превзошел все наши ожидания. Не остаётся без внимания на высших уровнях успехи развития как сферы профильного образования, так и достижения в киберспорте на мировой арене, поэтому приток инвестиций и появление новых коллективов и компаний сейчас лишь вопрос времени. Ещё большое развитие получает Cloud-gaming — возможность перенести всю техническую часть на удаленный сервер и по сути оставить только экран, устройство ввода и соединение с интернетом. Эта технология уже сейчас активно выходит на масс-маркет и сможет привнести большие прорывы как в сегмент многопользовательских игр, так и в общий технологический уровень игровых проектов.

Стать частью проектов гражданской науки и приблизить научные достижения сейчас может любой желающий. Чтобы это сделать, достаточно зайти на любой из порталов по ссылкам ниже и внести свой посильный вклад в новые открытия, изучение актуальных проблем и технологий, которые помогут сделать лучше наш мир.

https://www.cancerresearchuk.org
https://www.zooniverse.org/get-involved
https://www.scienceathome.org

Российское общество «Знание» — это общественная некоммерческая организация, осуществляющая просветительскую работу в регионах, формирование интеллектуального контента, организацию и проведение бесплатных лекций, а также разнообразных мероприятий в сфере воспитания, социальной поддержки и социальной защиты обучающихся и воспитанников образовательных учреждений и людей пожилого возраста. Сегодня это организация, объединяющая десятки тысяч представителей российской интеллигенции.

Региональные отделения Общества «Знание» действуют в 85 субъектах Российской Федерации — республиках, краях и областях.