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asweb - 科學新知 | 2016-04-18 | 人氣:1140

玩遊戲也能參與科學研究? 物理學家借助遊戲結果 計算量子力學問題

 

丹麥一批物理學家設計出一個遊戲,讓玩家可以協助他們解決量子力學問題。研究小組的科學家相信,如果能充份善用遊戲的力量,將能為科學研究帶來極大進步。

上個月AlphaGo戰勝李世乭後,不少人擔憂當人類連圍旗也輸給電腦,很快在各個範疇均會被人工智能取代。不過丹麥奧胡斯大學(Aarhus University)的物理學家相信,我們在某些領域還是比電腦好。

這個研究小組叫做CODER,主力把物理學家研究的量子力學問題轉化成電腦遊戲,借助玩家的直覺及經驗來提供數據。他們日前投稿到《自然》,介紹如何以一個叫 Quantum Moves 的遊戲,協助其演算法解決一個量子力學問題。

物理學家一直努力打造量子電腦,一旦成功在計算某些問題時會比傳統電腦快得多。然而量子世界——尺度小至原子的微觀世界——幾乎徹底違反常識,平日的物理定律都不適用,目前科學界仍未能製造出可以實際應用的量子電腦。

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他們要處理的特定問題如下︰想像一個由光組成的容器,裏面盛載着用作量子運算的粒子。當量子電腦要計算的時候,系統要把粒子移動去恰當位置。理論上我們能解決這個問題,但物理學家得計算一個量子理論中的限制,稱為量子速度極限(quantum speed limit)。

難題在於,量子的世界非常奇怪,這個粒子會變得像氣體一樣,而且極不穩定(讀者可以想像是倒出來的液態氮)。我們要做的是把盛着那粒子的「井」滑移去特定位置,不過要是太慢,不穩定的粒子會跑走而無法運算;假如移動得太快又會干擾到系統。研究小組希望找到最快速同時不造成干擾的移動方式。 

遊戲玩家協助 新答案進步3成

 

因此他們把這個難題變成遊戲,玩家在手機、電腦上所做的事,等如研究人員在實驗室中以「光鑷」控制粒子的過程︰把粒子不太快又不太慢地送到特定位置,越高分代表越成功。遊戲結果會傳給研究小組,讓他們參考如何移動光鑷。

小組表示有約一萬人玩過這遊戲,次數共有大概50萬次。有一些玩家取得非常高分,甚至比最好的演算法還要厲害,整體而言嘗試次數也比演算法少得多。

利用這些數據,小組得出一個混合的解法。當他們以演算法尋找最佳解的時候,不用隨機開始,而輸入他們得到的最佳答案。結果他們計算到的「量子速度極限」,僅是先前單純靠演算法找到的不足7成,換言之新方法進步了超過3成。 

我們是超級電腦?

 

現時全球所有人每星期花在遊戲的時間多達30億小時,智能電話的普及使遊戲進入我們日常生活不少領域,包括科學。研究小組的Jakob Sørensen認為遊戲有極大潛力︰「假如我們能利用人們玩遊戲的一小部分運算能力,還有誰需要超級電腦?我們證明了遊戲能打破量子物理學家及其他人的隔膜,讓所有人一起為頂尖研究提供洞見。」

把科學融入遊戲,借助玩家的力量貢獻實驗並非新鮮事。2008年,華盛頓大學電腦科學和工程學系及生物化學學系聯手,設計了Foldit這個蛋白質摺疊遊戲。玩家在遊戲中可以控制及摺疊蛋白質,並獲得分數,協助研究蛋白質的結構。

Foldit非常成功,例如科學家花了15年時間,希望破解一種病毒的逆轉錄酶結構,這種病毒可引起猴子的愛滋病。當這它的結構放到Foldit的平台後,玩家們在10日之內便找到答案。2012年Foldit玩家集體重新設計一種酶,使其變得更有效率。

2010年《自然》的一份報告,介紹Foldit如何協助科學家預測蛋白質的結構,作者包括「Foldit玩家」,以記錄其貢獻。在不久的將來,或者我們不用讀博士,也能夠為科研出一分力。

最後,各位讀者也不妨去「參與研究」,Quantum Moves 已經有 Windows、Mac、AndroidiOS版本。 

資料來源:http://www.thenewslens.com/post/31246 ... ;utm_source=socialnetwork

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