Les joueurs de Borderlands alimentent la prochaine génération de science citoyenne

Bet avril 2020, plus plus de deux milliards de personnes étaient soumis à une forme de confinement pour empêcher la propagation du SRAS-CoV-2.¹ Alors que les restaurants, les stades et les salles de concert fermaient, les gens se tournaient de plus en plus vers des activités à domicile : s’occuper du levain, cultiver des plantes d’intérieur et jouer à des jeux vidéo.Des tas et des tas des jeux vidéo.²

Ce même mois, une nouvelle fonctionnalité est apparue dans le jeu extrêmement populaire Borderlands 3: une salle d’arcade soigneusement nichée dans un coin de Sanctuary III, le vaisseau spatial que les joueurs utilisent pour traverser la galaxie. Dans ce jeu d’arcade dans un jeu, les joueurs résolvent des énigmes simples en alignant des séquences de tuiles colorées, une configuration qui rappelle quelque peu Candy CrushMais l’apparente simplicité du mini-jeu est trompeuse : il est le résultat d’années de collaboration entre les concepteurs de jeux et les scientifiques et est devenu l’un des projets de science citoyenne les plus réussis jamais créés.

Dans un article publié dans Biotechnologie de la naturel’équipe a analysé les données collectées auprès de millions de joueurs qui ont interagi avec le Sciences des zones frontalières projet.³ Leurs efforts ont aidé les scientifiques à évaluer les relations évolutives entre les espèces bactériennes dans un énorme ensemble de données sur les microbes intestinaux humains, éclairant ainsi les futures explorations sur les rôles de ces microbes dans la santé et la maladie.

« Je pense que c’est une approche brillante », a déclaré Amy Sterlingqui n’était pas impliqué dans la Sciences des zones frontalières projet. Sterling est une vétérane dans le domaine de la science participative ; elle a été directrice exécutive de Fil oculaireun jeu de science citoyenne de longue date pour cartographier les circuits neuronaux, depuis 2012.⁴ « Nous savons que les jeux ont une multitude d’impacts sur les humains, certains bons et d’autres mauvais, mais mettre la science citoyenne dans un jeu comme Les frontières—il n’y a sans doute aucun inconvénient à cela, c’est une victoire pour tout le monde.

Comme de nombreuses entreprises scientifiques, celle-ci a commencé avec un problème, a déclaré Jérôme Waldispühlbiologiste informatique à l’Université McGill et coauteur de l’étude. « Nous sommes confrontés à un problème fondamental en biologie : celui de l’alignement de séquences multiples (AMS). Il s’agit essentiellement du processus de comparaison des séquences d’ADN de différents organismes pour mieux comprendre la phylogénie et la façon dont elles sont liées les unes aux autres. »

Bien que les programmes informatiques de MSA se soient améliorés au cours des dernières décennies, ils nécessitent toujours une supervision humaine, a déclaré Waldispühl. À mesure que les organismes divergent, leur ADN change de manière différente et imprévisible. Les nucléotides peuvent être insérés, supprimés ou échangés contre un autre type de nucléotide et il n’existe pas nécessairement de règles strictes que les ordinateurs peuvent suivre pour déterminer comment faire correspondre les séquences mutées. Cependant, la boîte noire inexplicable de l’esprit humain est souvent capable de deviner l’alignement optimal et de corriger les erreurs de l’ordinateur.

« En réalité, il n’existe pas de véritable règle pour procéder ainsi », a déclaré Waldispühl. « Il s’agit souvent d’examiner le modèle, le contexte dans lequel une mutation, une insertion ou une suppression se produit. Il faut s’appuyer sur l’esthétique de l’alignement. » Si la conservation humaine de ces ensembles de données est importante, elle prend également énormément de temps, ce qui crée un goulot d’étranglement majeur dans le processus de recherche.

« Nous devions trouver comment intégrer l’esprit humain dans le processus informatique à grande échelle », a déclaré Waldispühl.

En 2010, Waldispühl et son équipe de recherche ont lancé Phylo, un programme en ligne participatif et légèrement ludique qui permettait à chacun de contribuer à la conservation de MSA. Phylo a connu un succès modeste, gagnant près de 36 000 utilisateurs enregistrés au cours de ses cinq premières années.⁵

« Mais très vite, il est devenu évident pour nous que même si nous étions l’un des projets de science citoyenne les plus réussis au monde, l’engagement et le volume de participation n’étaient pas suffisants pour résoudre le type de problèmes qui nous intéressaient », a-t-il déclaré.

Waldispühl n’était pas le seul à s’intéresser à la question de l’engagement dans la science citoyenne. En 2014, l’informaticien et co-auteur de l’étude Attila Szantner ont cofondé la société Massively Multiplayer Online Science dans le but d’intégrer la science participative dans les jeux vidéo. Deux ans plus tard, Waldispühl et Szantner se sont associés et, avec Gearbox Entertainment, la société à l’origine de Les frontièresa commencé le long processus de conception du Sciences des zones frontalières projet.

L’équipe savait qu’elle voulait résoudre le problème de l’AMS, mais elle devait encore trouver un ensemble de données suffisamment important pour l’analyser. Heureusement, les chercheurs à l’origine du projet de l’Université de Californie à San Diego Initiative Microsettaune étude de séquençage du microbiome réalisée à partir de « dons » de milliers de volontaires, a accepté de partager ses données. L’ensemble de données résultant contient près d’un million de séquences d’ARN ribosomique 16S, qui servent de marqueurs taxonomiques approximatifs pour différentes espèces de bactéries.

Daniel McDonalddirecteur scientifique de l’initiative et co-auteur de l’étude, a déclaré que la construction des phylogénies de ces diverses populations est plus qu’une simple curiosité. « Une fois que nous pouvons estimer une phylogénie, nous pouvons utiliser ces informations relationnelles pour nous aider à comprendre la diversité d’un échantillon de microbiome. Par exemple, votre microbiome est-il plus diversifié que le mien ? Et nous pouvons examiner cela dans le contexte de l’évolution qui est représentée. »

Les chercheurs peuvent également obtenir des informations précieuses en effectuant ces évaluations sur tous les échantillons. « Nous avons constaté que dans le domaine du microbiome, l’utilisation de la phylogénie tend à être beaucoup plus informative et efficace pour distinguer les différences subtiles entre les humains que nous pouvons finalement relier à des éléments tels que la santé, le mode de vie et l’alimentation », a déclaré McDonald.

La science des zones frontalières lancé le 7 avril 2020. L’équipe avait envisagé de reporter l’événement étant donné que l’attention du monde semblait être ailleurs alors que les cas mondiaux de COVID-19 frappaient un million et a continué à grimper. Cependant, presque immédiatement après le lancement, ils ont réalisé que le projet serait un énorme succès.

« Ce jour-là, lorsque nous avons lancé cette fonctionnalité à l’intérieur Borderlands 3« Nous avons collecté cinq fois plus de données que pendant les dix années où Jérôme dirigeait Phylo », a déclaré Szantner. « C’est le genre de puissance et de ressources incroyables que les joueurs (de jeux vidéo) apportent à la recherche scientifique. »

L’équipe a dû trouver le juste équilibre entre la création d’un jeu amusant et engageant et la nécessité de veiller à ce que les contributions des joueurs restent pertinentes sur le plan scientifique. Au final, ils ont réussi sur les deux tableaux. Les joueurs se sont beaucoup investis dans le jeu : depuis son lancement, plus de quatre millions de personnes ont participé à l’initiative, résolvant plus de 135 millions de mini-énigmes sur l’ARN.³ Leur implication a également contribué à la compréhension scientifique : conservation des résultats de l’algorithme MSA par Sciences des zones frontalières les joueurs ont amélioré la structure de l’arbre phylogénétique par rapport aux algorithmes MSA utilisés seuls.

« Il existe différentes raisons pour lesquelles nous pourrions vouloir impliquer un public dans la recherche scientifique », a déclaré Marion Poetzqui étudie l’innovation scientifique à la Copenhagen Business School et qui n’a pas participé au projet. « L’une d’entre elles consiste à tirer parti du volume pour améliorer l’efficacité. Dans ce cas, c’est impressionnant : des millions de personnes ont réalisé quelque chose que les chercheurs auraient probablement mis des milliers d’années à réaliser. »

Sterling a également été impressionnée par l’ampleur du projet et espère que d’autres fabricants de jeux vidéo suivront son exemple. « Je pourrais imaginer un avenir où cela ferait partie de la responsabilité sociale des entreprises pour ces grands studios de jeux de lancer un nouveau projet de science citoyenne chaque année pour prouver au monde que les jeux ont un impact positif », a-t-elle déclaré.

Cependant, Poetz a déclaré que les projets de science citoyenne peuvent avoir d’autres objectifs qui n’ont pas nécessairement rien à voir avec les données. Il s’agit notamment d’améliorer la culture scientifique, de changer les attitudes à l’égard de la science et de démocratiser le processus scientifique. L’intégration d’un projet de science citoyenne dans un jeu vidéo élargit considérablement la portée du projet, plus de trois milliards de personnes Partout dans le monde, des gens jouent à des jeux vidéo, ce qui augmente également la diversité des joueurs.⁶

« Je pense que c’est ce qui fait la particularité de ce projet », a déclaré Poetz. « Il existe des données montrant que certains types de personnes contribuent aux projets de science participative ; elles sont plus susceptibles d’être blanches, instruites, etc. En intégrant ce projet particulier dans un jeu vidéo, il peut atteindre des personnes qui ne se rendraient généralement pas sur Zooniverse ou d’autres plateformes de science participative. »

Poetz a noté que même si ce projet avait clairement réussi à atteindre un large public, dont beaucoup n’auraient peut-être pas été enclins à la science, elle aurait été intéressée de savoir si l’équipe avait spécifiquement poursuivi des objectifs non scientifiques, les approches qu’elle avait utilisées pour atteindre ces objectifs et les mesures qu’elle avait utilisées pour déterminer les résultats de ces efforts.

Waldispühl a déclaré que même si les impacts non scientifiques du projet n’étaient pas au départ une priorité, il a fini par comprendre qu’ils constituaient un élément important et précieux. « Au départ, j’ai abordé cela comme un problème de calcul ; je voulais rendre les ordinateurs plus intelligents qu’ils ne le sont aujourd’hui », a-t-il déclaré. « Mais au final, ce que j’ai trouvé fantastique, ce sont les retours des joueurs. »

« De nombreuses personnes s’éloignent des sciences à cause de la pression sociale ou parce que les gens leur disent qu’elles ne sont pas assez intelligentes. Avec ce jeu, nous remarquons que de nombreuses personnes s’engagent réellement dans le processus scientifique. Ce faisant, elles se rendent compte qu’elles peuvent faire des choses qu’elles n’auraient jamais cru pouvoir faire et qu’elles se rendent compte que la science est amusante », poursuit Waldispühl.

« Nous essayons de transmettre à la société le sentiment que la science est une bonne chose », a-t-il déclaré. « En fin de compte, nous voulons inspirer les gens, lutter contre la désinformation et renforcer la confiance du public dans la science, ce qui, à mon avis, va vraiment changer la donne, au-delà des résultats scientifiques eux-mêmes. »

Les références

1. Koh D. Confinements liés au COVID-19 dans le monde entier. Occuper la Méditerranée. 2020;70(5):322.
2. DiFrancisco-Donoghue J, et al. Le jeu vidéo en temps de pandémie : une enquête internationale évaluant les effets des confinements liés au COVID-19 sur la santé des jeunes joueurs de jeux vidéo. Int J Environ Res Santé publique. 2023;20(19):6855.
3. Sarrazin-Gendron R, et al. Améliorer la phylogénie microbienne grâce à la science citoyenne au sein d’un jeu vidéo grand public. Nat Biotechnologie. 38622344.
4. Kim JS, et al. La spécificité du câblage espace-temps soutient la sélectivité directionnelle dans la rétine. Nature. 2014;509(7500):331-336.
5. Singh A, et al. Leçons tirées d’un jeu informatique de génomique massive en ligne. Procédure AAAI HCOMP. 2017;5:177-186.
6. Morikawa Y. L’industrie du jeu connaît une augmentation fulgurante de sa popularité. GlobalEDGE, Université d’État du Michigan. https://globaledge.msu.edu/blog/post/57295/the-gaming-industry-sees-a-staggering-surge-in-popularity