Пять видеоигр, расширяющих границы науки

Многие из предсказаний, которые в те первые годы они сделали для будущего, являются теперь реальностью, или чем-то близким к ней. Тьюринг предвидел компьютеры как искусственный интеллект. Ньюман вообразил машины, которые могли бы размножаться. Виннер предполагал слияние биологии и технологии, а Шеннон предсказал главенство чистой информации над физической материей. Но если бы эти "отцы-основатели" каким-нибудь способом смогли узреть состояние современной информатики, они были бы удивлены, что некоторые из их самых диких мечтаний выполняются не под явным руководством науки, а ради отдыха. Сейчас мы расскажем о пяти проектах, которые расширяют границы науки через все более и более жизненную среду: видеоигры.

Те же методы, которые учёные используют, чтобы изучить феномен появления и развития сложности, также используется, чтобы создать содержание видеоигры. Spore, придуманная Уиллом Райтом и разработанная Maxis, позволяет игрокам построить существо и управлять его ростом от микроба до полностью развитого существа. После этого существо становится частью племени, которое развивается к космической цивилизации. Большая часть содержания процедурно генерируется в процессе игры, что означает, что она создаётся «на лету», вместо того, чтобы загружаться с места хранения, что приводит к радикальной экономии используемой памяти. В то время как ученые из таких престижных исследовательских организаций, как институт Санта-Фе, изучают связь между структурой и возникающими функциями на стадии становления сложных систем, Spore использует подобные идеи, чтобы процедурно произвести мультипликацию существа. Игра, вместо того, чтобы работать с сохранёнными спецификациями, основываясь на строении тела, решает, как недавно созданное существо должно двигаться. Ранее много видеоигр использовали процедурные методы, но ни одна из них не сравнится в этом с Spore. Даже музыка производится таким образом, что музыкальные фрагменты создаются и сливаются, основываясь на образцах. В будущем знание, что простые правила могут создать сложные явления, будет использоваться в дальнейшем исследовании систем на стадии становления и в развитии богатого реалистического содержания для виртуальных миров.

Беседа с создателем игры.

www.spore.com

Когда два года назад началось производство консоли Nintendo's Wii, игроков сводило с ума то, что её уникальные средства управления охватывают целиком всё тело. В наши дни компания «Emotiv EPOC» надеется повторить этот успех, позволив управлять играми, даже не двигая пальцем. Новая гарнитура, названная «Emotiv EPOC», используют технологию электроэнцефалографии, чтобы измерить напряжение, произведенное совместной деятельностью тысяч нейронов в одной области мозга. 16 электродов устройства могут обнаружить мозговую деятельность, чтобы распознать эмоции, команды, и выражения лица, и связать их с определёнными операциями или нажатиями клавиш в многих существующих компьютерных играх и приложениях. Например, мозговая деятельность обнаруживается, когда пользователь думает, что "прыжок" можно совершить нажатием клавиши, которая обычно делает прыжок в игре. В специально разработанных играх может использоваться распознавание эмоций, чтобы непрерывно изменять окружающую среду игры. Если игроку надоедает процесс, то игра может стать сложнее; если игрок взволнован, то музыкальный фон может соответственным образом измениться. Продукт «Emotiv EPOC» включает одну такую программу – игру, посвященную восточным единоборствам. В ней игрок должен справиться с определенными задачами, такими как подъем глыбы силой ума, путешествие через мир, который реагирует на эмоции и выражения лица. Эта гарнитура станет доступной в конце 2008 года, и «Emotiv Systems» ожидает, что пользователи вскоре разовьют свои собственные способы использования этой технологии.

www.emotiv.com

 Биологи в течение многих десятилетий знали, как клетки собирают белки - последовательности аминокислот, которые жизненно важны для всех живых существ. Они также знали, что от молекулярной формы белка зависит его биологическая функция. Но полное понимание того, как составляющие аминокислоты белка привлекают и отражают друг друга, чтобы, в конце концов, "свернуться" в характерную форму, до сих пор остается неясным. Ученые могут экспериментально определить формы белков, а компьютеры могут предсказать, как белок мог бы свернуться, но эти процессы являются долгими, трудоемкими, и не очень забавными. Однако теперь команда биологов и программистов, возглавляемая биохимиком Дэвидом Бейкером из университета Вашингтона, надеется все это изменить и преобразовать эту область молекулярной биологии. В мае они выпустили бесплатную онлайн-игру Foldit, где сворачивание белка превращено в захватывающую головоломку, и игроки соревнуются с друг другом в умении складывания белков. Благодаря мудрому проекту игры, нет никакой необходимости в специальных знаниях о сворачивании белка; играть может любой. Несмотря на то, что сейчас большинство головоломок Foldit - белки, формы которых уже определены, будущие версии позволят игрокам переделывать белки, для которых не существует известных решений, и даже проектировать новые белки. Наблюдая, как люди решают белковые загадки, Бейкер надеется усовершенствовать компьютерное методы, чтобы предсказать сворачивание белка. Эти методы могут в конечном счете помочь в лечении и предотвращении таких болезней, как рак или болезнь Альцгеймера.

www.fold.it

 Иммунология - исследование иммунных систем живых существ – является лихо запутанным предметом, который может быть слишком скучным, чтобы преподавать его в старших классах. Поэтому Федерация Американских Ученых (ФАС) потратила четыре года на разработку видеоигры «Immune Attack», предназначенной, чтобы помочь ученикам которые в выпускном классе средней школы или на первом году колледжа специализируются на биологии. Игра обучает важным понятиям иммунологии в процессе управления "нанобота" и проведении его через кровеносные сосуды и ткани человека с ослабленной иммунной системой, по пути игроки должны заставить различные клетки работать. Завершение каждого уровня требует понимания определенного аспекта иммунологии, например, когда специализированные иммуноциты стекаются в зараженные ткани или распознают вредные бактерии. Для учеников, играющих в видеоигры в течение всей своей жизни, «Immune Attack» может эффективным способом, чтобы заинтересовать их биологией. Игра была протестирована в школах, и ученики, которые играли в эту игру, были лучше осведомлены и более заинтересованы этим предметом, чем ученики, обучавшиеся традиционным способом. ФАС надеется, что такие игры как «Immune Attack», станут мощным образовательным инструментом и изменят общее восприятие о ценности видеоигр.

Подробнее мы уже писали здесь

www.fas.org/immuneattack

Моделирование эволюции – многомерной динамической системы – определяя начальные условия и применяя простые правила не ново; ученые в течение нескольких поколений выполняли эти эксперименты, как на компьютерах так и в своих головах. Но Ли Грэхем (Lee Graham), докторант по информатике из университета Карлетон в Оттаве, Онтарио, развивает этот принцип далее, чтобы выяснить, как развиваются виртуальные существа. Его приложение сначала производит случайные начальные условия, которые определяют простые существа, сделанные из связанных блоков. Пользователь выбирает качество, которое будет оценено выше других (прыжок, ходьба, быстрое перемещение, и т.д.) И существа с этим признаком удостаиваются чести стать "родителями", когда население воспроизводится. Пользователь может также установить размер населения, вероятность мутации, и различные ограничения на тела существ. Следуя алгоритмам, которые используют правила естественного отбора и повинуются законам физики, существа постепенно развиваются, позволяя близко наблюдать за виртуальным процессом развития и изучать каждое поколение. Результаты часто удивительны. Помимо очевидного образовательного использования, как школьные виртуальные "домашние животные", которые развиваются за учебный год, мощь эволюционного вычисления может также использоваться, чтобы создать машину или процедуры с большей эффективностью, чем обычные проекты.

www.stellaralchemy.com/lee/virtual_creatures.html