ProDE-peli avaa tien suunnatun evoluution maailmaan

Maisteriopiskelijat Laura Laakso ja Lassi Vapaakallio toteuttivat ProDE-pelin, joka havainnollistaa Millennium-teknologiapalkitun Frances Arnoldin innovaatiota. Pelin tilasi ja rahoitti Tekniikan Akatemia TAF.
prode_screen_5_fi_fi.png

“ProDE-peli on toimiva ja intuitiivinen visualisointi Arnoldin teknologiasta. Se osoittaa hyvin, miten pelit voivat olla osa tieteen popularisointia. Parhaimmillaan peli auttaa visualisoimaan ja tekemään vaikeaselkoisen asian ymmärrettäväksi vuorovaikutteisessa muodossa. Pelaaja voi itse kokeilla ja tutkia miten eri parametrit vaikuttavat”, kertoo Median laitoksen apulaisprofessori Perttu Hämäläinen Aalto-yliopistosta.

Viime vuonna Millennium-teknologiapalkinnon saanut yhydsvaltalainen biokemisti Frances Arnold on kehittänyt suunnatun evoluution teknologian, joka matkii laboratoriossa luonnonvalintaa. Teknologian ansiosta monilla teollisuuden aloilla voidaan nyt korvata uusiutumattomia ja kalliita raaka-aineita käyttävää tuotantoa kestävän kehityksen mukaisesti. Arnoldin menetelmä on vallankumouksellinen, koska halutun geenin DNA-rakenteeseen voidaan tehdä sattumanvaraisesti mutaatioita, kuten luonnossakin spontaanisti tapahtuu. Muokatuilla proteiineilla voidaan korvata kallista tai fossiilisia raaka-aineita käyttävää tuotantoa muun muassa polttoaineiden, paperituotteiden, lääkkeiden, tekstiilien sekä maataloudessa käytettävien kemikaalien valmistuksessa. Menetelmällä on luotu useita lääkkeitä, esimerkiksi uudenlainen lääke kakkostyypin diabetekseen.

Tekniikan Akatemian tehtävänannossa haettiin pelillistämistä ja virtuaalitodellisuutta hyödyntävää tarinallista kokemusta suunnatun evoluution vaikutuksesta. Pelin toivottiin myös inspiroivan nuoria opiskelemaan tiedettä ja osaltaan muuttavan maailmaa paremmaksi teknologian avulla. Tehtävänanto oli opiskelijoiden mielestä vaikea, sillä se ei juurikaan antanut konkreettista evästystä millainen kokemus pelin tulisi tarjota. “Toisaalta tämä taisi olla ihan hyvä asia, sillä saimme hyvin vapaat kädet suunnitteluun. Vaatimuksia oli aika paljon suhteessa pelituotannon ja tiimin kokoon, mutta projektin kehittyessä tavoitteet samalla keskittyivät olennaisimpaan”, kertovat Laakso ja Vapaakallio.

Monitieteisyydestä apua suunnitteluun

Molemmilla tekijöillä on pelinkehityksen lisäksi taustaa biotieteiden puolelta, joten suunnattuun evoluutioon liittyviin artikkeleihin oli helppo perehtyä. He huomasivat, että metodissa oli paljon peliin sopivia elementtejä. Haasteena oli kuitenkin tuoda ne peliin ymmärrettävästi ja tyylikkäästi. Pelistä haluttiin tehdä mahdollisimman yksinkertainen, mutta helposti lähestyttävä. Aluksi tekijät pohtivat, millaista vuorovaikutusta pelin tulisi tarjota. He pitivät tärkeänä, että pelaajat pääsisivät itse tekemään suunnattua evoluutiota, vaikka peli voisikin tarjota vain yksinkertaistetun version siitä. Suunnattu evoluutio haluttiin pitää pääosassa ja sen eri vaiheet hyvin näkyvissä. Haastavaa oli tehdä pelistä lähestyttävä mutta samalla informatiivinen - niin että pelaaja oppisi Arnoldin metodin samalla kun opettelisi pelaamaan peliä.

Apua pohdintaan löytyi yllättäen läheltä, muutaman vuoden takaa. Vapaakallio oli aiemmin tehnyt peliprototyypin, jossa jalostetaan eri näköisiä puita askel kerrallaan pelaajan haluamaan suuntaan. Hän oli saanut idean kolmisenkymmentä vuotta sitten julkaistusta Richard Dawkinsin Blind Watchmaker -kirjasta. Prototyyppi toimi hyvänä inspiraationa ja lähtökohtana pelin kehittämiseen. “Suunnattu evoluutio kuulosti metodina hyvin samankaltaiselta, ja pelin simuloitu DNA toimii alkuperäisen prototyyppini kaltaisesti. Oli myös mielenkiintoista huomata miten edellinen opiskeluala voi yhtäkkiä tulla todella konkreettisesti vastaan aivan yllättäen, kun taidepuolella peliopiskelujen keskellä päädyinkin taas perehtymään biotekniikkaan ja proteiineihin, mutta aivan uudesta näkökulmasta”, kertoo Vapaakallio.

Laakso puolestaan on tehnyt kandidaatintutkielmansa molekyylien visualisoinnista, joten proteiinien kuvaaminen pelissä oli hänen mielestään hauska haaste. Pelissä proteiinien toimintamekanismeja esitetään mahdollisimman selkeästi erilaisten merkkien ja värien avulla. Laakson tavoitteena oli kuvata myös suunnatun evoluution metodi niin visuaalisesti kuin mahdollista, jotta pelin ymmärtämiseen ei tarvittaisi juurikaan tekstiä. “Pyrin alusta alkaen suunnittelemaan pelin käyttöliittymää niin, että metodin vaiheet ja sen syklisyys selviäisivät pelaajalle mahdollisimman intuitiivisesti. Lisäksi halusin luoda peliin “lempeän scifin” tunnelman. Päädyimme käyttämään paljolti pyöreitä muotoja ja ohjaamaan pelaajaakin käymään metodia läpi ympyrässä kohta kohdalta - ja se tuntuu toimivan aika hyvin”, Laakso kertoo.

Peli voi näyttää tekijöidensä mielestä aluksi monimutkaiselta, mutta pienen pelaamisen jälkeen suunnatun evoluution perusteet ovat jääneet pelaajien mieleen. “Frances Arnoldilta kuulimme miten hän prosessin alkuvaiheessa ottaa riskejä tehden paljon mutaatioita proteiineihin ja vähentää niitä mitä lähemmäs kohdetta hän pääsee. Useat pelaajat ovat päätyneet toimimaan täsmälleen tällä tavalla, vaikka peli ei kehota siihen lainkaan”, tekijät kertovat.

Pelinkehityksestä ja suunnittelusta vastasivat alusta loppuun Vapaakallio, joka ohjelmoi, ja Laakso, joka teki grafiikat. Säveltäjä Matti Strahlendorff teki pelin äänet ja matkan varrella mukana oli useita yhteyshenkilöitä sekä Aalto-yliopistosta että TAF:sta. ProDE esiteltiin syyskuussa Tekniikan päivillä Otaniemessä. Jatkosuunnitelmia ja jakelua mietitään parhaillaan yhdessä Tekniikan Akatemian kanssa. Toistaiseksi peliin voi tutustua ja sitä voi pelata muutamalla iPadilla Otaniemen Dipolissa.

Millennium-teknologiapalkinto on suomalainen tekniikan huippuinnovaatioille myönnettävä tunnustus ja se jaettiin viime vuonna seitsemättä kertaa. Palkinnon myöntää joka toinen vuosi Tekniikan Akatemia TAF ja sen arvo on miljoona euroa.

Millennium-teknologiapalkinto Francis Arnoldille: http://taf.fi/2016/05/24/millennium-teknologiapalkinto-2016-biokemisti-frances-arnoldille-suunnatun-evoluution-aiti-toi-luonnonvalinnan-laboratorioon/

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Falling Walls. Kuva: Mikko Raskinen.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Falling Walls -palkinto myönnettiin uraauurtavalle silmätutkimukselle

Tampereen yliopiston tutkijan Laura Koivusalon esittelemä sarveiskalvon sokeutta käsittelevä tutkimustyö sai pääpalkinnon Falling Walls -alkukilpailussa.
an electron microscope image showing a carbon nanotube on top of a substrate of graphene
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Grafeenipohja parantaa hiilinanoputkiverkoston sähkönjohtavuutta

Aalto-yliopiston ja Wienin yliopiston tutkijat yhdistivät grafeenin ja yksiseinäiset hiilinanoputket läpinäkyväksi hybridimateriaaliksi. Uusi materiaali johtaa sähköä paremmin kuin kumpikaan komponentti yksinään.
Iiris Sundin katselee taivaalle Laajalahden lintutornilla
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Kun lääkäri ja tekoäly saadaan yhteistyöhön, potilas saa parempaa hoitoa

Tohtorikoulutettava Iiris Sundinin tutkimuksissa koneoppimismalli pääsee hyödyntämään lääkärin hiljaista tietoa, joka jää yleensä kirjoittamatta ylös. Tällainen malli ennustaa paremmin, miten tietty potilas reagoi tietynlaiseen hoitoon.
Aalto-yliopiston vesitutkimus
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Suomalaisyrityksistä maailman vesivastuullisimmat – uusi tiekartta näyttää suunnan

Aalto-yliopiston, Luonnonvarakeskuksen ja VTT:n maa- ja metsätalousministeriön rahoituksella laatiman tiekartan tavoitteena on, että suomalaisyritykset ovat vuonna 2030 vesivastuullisimpia maailmassa.