这款网游不简单:发论文,上封面,还想找个新地球
「较为优质的一部分人类,十有八九永远不会灭亡。当太阳走向灭亡的时候,他们会从一个太阳系迁移到另一个太阳系。以人类的智慧和完美,生命没有止境,它的进程永久不断。」
撰文 | 白书旭
编辑 | 金庄维
提起网络游戏,你想到了什么?
曾经风靡世界、至今仍有大量拥趸和巨大影响力的《魔兽世界》?
在当代电子竞技中有自己坚固的一席之地的《Dota》和《英雄联盟》?
还是这两年十分流行的“吃鸡”游戏?
又或者,你会联想到网络游戏成瘾对青少年,甚至成年人正常学习、工作、生活产生的负面影响。
不过,除了研究成瘾机制的科研人员,恐怕很少会有人把“网络游戏”和“科学研究”联系在一起。今天我们要介绍一个非常特殊的网络游戏,它也许从未风靡全球,但一直在玩家群体中以“难入门”、 “硬核”、“烧钱”著称;它是中国和冰岛的外交合作项目,也是最为长寿的网络游戏之一。它叫《星战前夜(Eve Online)》。最近几年,它更是紧跟时代潮流,第一次在网络游戏这样的大型社区中,引入了需要大量普通人参与的公众科学项目。
太空歌剧
Eve Online是一个以太空为背景的角色扮演游戏,由冰岛的CCP(Crowd Control Productions)游戏公司制作并于2003年发行,游戏至今仍有大量玩家活跃。
这个游戏设定在包含超过7800个星系的遥远星云(虚构),玩家可以进行采矿、科研、制造、贸易等游戏活动。游戏中包含上百种设计风格和特点迥异的星舰、真实尺寸的星系和天体、玩家建立并控制的庞大星际联盟,吸引许多科幻爱好者参与到这个由玩家亲自谱写的太空歌剧中来。
Eve Online的游戏界面(图片由作者提供)
这一游戏自2003年发布以来,获得了玩家的无数好评和游戏界颁布的诸多奖项,它的国服更是成为了中国与冰岛的外交项目,深受冰岛政府重视。
而在2016年,CCP游戏公司似乎已经不满足于创造一个鲜活的、持续发展的虚拟科幻宇宙了,他们与瑞典的人类蛋白质图谱计划(Human Protein Atlas)、冰岛的雷克雅未克大学(Reykjavík University)以及瑞士的MMOS公司(Massively Multiplayer Online Science)合作,在这一迄今为止最大规模的太空科幻沙盒网游中,引入了一个公众科学项目(Citizen Science Project)——“探索计划(Project Discovery)”。
发论文、上封面
公众科学项目是一类特殊的科研项目,科学家们通过一些方法将专业的科研内容分解、包装,使得非专业的普通人也能参与到科研项目中,并做出贡献。这样的计划一般利用普通的技能或生活中常见的资源,以庞大的参与人员基数来促使科学目的最终实现。一个典型的例子便是加州大学伯克利分校的研究者发起的SETI@home计划,集众人之力,在浩瀚宇宙中寻找外星文明。
那么“探索计划”呢?第一期探索计划由瑞典的HPA于2016年发起,内容是让玩家帮助分析细胞图谱(Cell Atlas)中的数据。
玩家将看到人体细胞进行荧光绿染色后的显微照片,然后对照片里的细胞结构和蛋白质分布进行分类。在一年多的时间里,共有超过32万名玩家分类了超过3300万个样本,最终甚至发现了一些科研界之前从未注意到的细胞结构分布模式。
第一期探索计划结束以后,科学家们结合玩家们给出的结果和深度学习方法,发展出了一个更强大的学习算法,用于分类细胞结构和蛋白质的分布模式。相关结果发表于2018年9月的《自然•生物技术》,还光荣登上了杂志封面。
探索计划第一期的“小游戏”界面(图源:arstechnica.com)
系外行星大搜索
在第一期探索计划结束并取得了良好的反响之后,CCP与雷克雅未克大学、MMOS公司和日内瓦大学(University of Geneva)合作,于2017年7月开启了探索计划的第二期。
第二期的探索计划要求玩家帮助分析CoRoT卫星记录的数据。CoRoT全称为Convection, Rotation et Transits planétaires(法语)或Convection, Rotation and planetary Transits(英语),意思是对流、自转与行星掩蚀。该卫星由法国国家太空研究中心和欧洲空间局于2006年12月发射,2014年6月停止工作。它的科学任务包括两项:搜寻短周期的类地系外行星,以及研究遥远恒星的类太阳震动与星震学。
CoRoT卫星概念图(图源:esa.int)
探索计划的第二期就与太阳系外行星搜索有关。所谓的太阳系外行星(extrasolar planets或exoplanets,简称系外行星),指的是环绕着一颗(或多颗)不是太阳的恒星公转的行星,或者穿行于黑暗太空的流浪行星。目前探测系外行星的方法有不少,包括径向速度法(radial velocity)、掩蚀法(transiting method)、引力微透镜法(microlensing)、直接成像法(direct imaging)等。
有趣的是,探索计划第二期的首席科学家,瑞士天文学家Michel G. E. Mayor,带领他的团队于1995年发现了飞马座51b。这是第一次在类似太阳的主序星周围,利用径向速度法发现系外行星。这颗巨大的行星以4天周期公转一周,很有可能是一颗气体巨星。
CoRoT卫星所采用的观测手段是掩蚀法。它在持续7年5个月的任务中累积了大量数据,需要庞大的人力、物力进行分析。现在,这一艰巨的任务落到了游戏Eve Online的玩家们的肩上。
原理什么是掩蚀?行星在经过观察者与恒星之间时,对恒星产生了挡光的效果,因此在观察者看来,恒星变暗了,这就是掩蚀(transit,也叫凌星)。掩蚀方法示意图(图源:wikipedia)这一方法的缺陷在于,掩蚀现象出现的几率不大。但是考虑到银河系的恒星基数,我们依然可以比较容易地通过空间项目(例如前文提到的CoRoT卫星)来进行恒星光度曲线的记录,以期探测到系外行星对恒星的掩蚀的发生。此外,掩蚀法可以测量行星的大小,再用其它方法测出它的质量,就可以估算出行星的密度,进而研究行星的结构。更加重要的是,通过行星掩蚀对恒星光谱的影响,我们可以分析行星自身的光谱特征,以此对行星大气有所了解,甚至可能在系外行星中探测有机分子和氧气、水蒸气的存在。
尽管掩蚀法的原理比较易懂,但实际上望远镜取得的数据远远没有这么清晰、直观。首先,恒星本身的光度并非恒定。有的恒星的光度会周期性变化,周期可长可短;有的恒星则可能有光度的跃变,甚至能伪装成类似行星掩蚀的凹坑。其次,即使是普通的恒星,我们在采集光度数据的时候,也不可避免会有各种误差,形成数据的噪声。很多情况下,行星掩蚀造成的光度下降会完全隐藏在噪声中,不经过一定的训练、不仔细观察光变曲线,我们几乎看不到掩蚀的迹象。
在游戏Eve Online中,系统会先喂给玩家一些假的教学数据进行训练。教学数据一般是人为生成的必然带有/不带有行星周期性掩蚀造成的凹坑的光变曲线,或是一些已经通过掩蚀法确认存在系外行星的目标的光变曲线。
这是一个教学数据,绿色代表玩家找到了正确的光度下降凹坑,黄色代表被忽略了的凹坑,红色代表并非系外行星造成的掩蚀现象。从这个例子中也可以看到,信号会被隐藏在噪声中。(图片由作者提供)
等到玩家通过教程后,系统才会逐渐给玩家派发一些真正的CoRoT望远镜接收到的数据,并间歇地随机夹杂假的教学数据喂给玩家,以防止玩家乱点提交,剔除出不具备参考价值的结果。当玩家持续正确找到教学数据中行星掩蚀的迹象后,系统会提升玩家的准确度数据,而错误的判断则会降低准确度。
每分析完一组数据,无论真实与否,玩家都会获得游戏币和经验值的奖励。准确率越高,游戏币奖励越多,而经验值可以提升探索等级,每达到一些等级都能获得游戏内物品的奖励。很容易猜出,准确率高的玩家对真实数据做出的判断,一般参考价值会更高。
这是一个真实数据的案例。系统不会给你反馈正确与否的信息,只会告诉你分析过这个数据的玩家,有多少比例认为某一处有行星掩蚀所造成的光变。(图片由作者提供)
当然,具体的操作还要复杂一些。可以说,只有通过不断训练自己大脑的“神经网络”,才能提高判断的准确程度。
前苏联火箭之父、现代宇航学和火箭理论的奠基人Konstantin E. Tsiolkovsky曾经说过这样一段话:
The finer part of mankind will, in all likelihood, never perish -- they will migrate from sun to sun as they go out. And so there is no end to life, to intellect and the perfection of humanity. Its progress is everlasting.较为优质的一部分人类,十有八九永远不会灭亡。当太阳走向灭亡的时候,他们会从一个太阳系迁移到另一个太阳系。以人类的智慧和完美,生命没有止境,它的进程永久不断。
迄今为止,我们已经发现了几千颗太阳系外行星,其中有不少和地球十分类似的行星。有的类地行星甚至处于母恒星的宜居带(Circumstellar Habitable Zone)中,有可能存在液态水,甚至可能支持生命的存在。在这些星球以及更多有待发现的星球中,也许就隐藏着未来人类的新家园,甚至是外星文明存在的迹象呢!
参考资料
[1] https://www.eveonline.com/
[2] https://www.eveonline.com/discovery/
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Eve_Online
[4] https://wiki.eveuniversity.org/Project_Discovery:_Human_Protein_Atlas
[5] https://www.nature.com/articles/nbt.4225
[6] https://www.eveonline.com/article/project-discovery-needs-you/
[7] https://www.eveonline.com/article/exoplanets-the-next-phase-of-project-discovery
[8] https://en.wikipedia.org/wiki/CoRoT
[9] https://www.zhihu.com/question/67459710/answer/253044226
[10] https://en.wikipedia.org/wiki/Methods_of_detecting_exoplanets
[11] http://www.iac.es/proyecto/tep/transitmet.html
文章头图及封面图片来源:eveonline.com
赛先生
启蒙·探索·创造
如果你拥有一颗好奇心
如果你渴求知识
如果你相信世界是可以理解的
欢迎关注我们
投稿、授权等请联系
阅读原文 最新评论
推荐文章
作者最新文章
你可能感兴趣的文章
Copyright Disclaimer: The copyright of contents (including texts, images, videos and audios) posted above belong to the User who shared or the third-party website which the User shared from. If you found your copyright have been infringed, please send a DMCA takedown notice to [email protected]. For more detail of the source, please click on the button "Read Original Post" below. For other communications, please send to [email protected].
版权声明:以上内容为用户推荐收藏至CareerEngine平台,其内容(含文字、图片、视频、音频等)及知识版权均属用户或用户转发自的第三方网站,如涉嫌侵权,请通知[email protected]进行信息删除。如需查看信息来源,请点击“查看原文”。如需洽谈其它事宜,请联系[email protected]。
版权声明:以上内容为用户推荐收藏至CareerEngine平台,其内容(含文字、图片、视频、音频等)及知识版权均属用户或用户转发自的第三方网站,如涉嫌侵权,请通知[email protected]进行信息删除。如需查看信息来源,请点击“查看原文”。如需洽谈其它事宜,请联系[email protected]。