SCIENCES FONDAMENTALES

Pour aider la recherche, jouez !

Sciences et AvenirLuc Allemand
Phylo, réalisé par l'université McGill à Montréal (Canada), est un puzzle destiné à faciliter la comparaison des séquences d'ADN.
MCGILL UNIVERSITY
Moins connus que Candy Cruch ou Pokemon Go, les jeux en ligne « de découverte scientifique » comme Colony B, FoldIt ou Phylo sont tout aussi addictifs. Avec en plus l'excitation de contribuer à faire progresser la science. Et rendre l'apprentissage plus ludique.
Tout utilisateur d'un smartphone Android ou d'un iPhone souhaitant se distraire peut choisir une activité beaucoup plus utile que jouer pendant des heures à Pokemon Go, Clash of Clans ou Candy Crush, ces jeux parmi les plus téléchargés. En optant par exemple pour Colony B, disponible sur l'Apple Store et sur Google Play depuis septembre. Les règles sont simples : parmi les points affichés sur l'écran, il faut entourer ceux qui forment des amas. Plus grande est la qualité des regroupements, plus le score est élevé.
Sans intérêt ? Au contraire ! Les résultats serviront à étudier... les relations entre notre état de santé et la nature des microbes peuplant nos intestins. Rien de moins. Car Colony B fait partie de ces nouveaux jeux en ligne dits de découverte scientifique développés par des chercheurs afin de s'aider dans leurs travaux. Ces pionniers voient en effet dans l'exploitation des résultats produits par le plus grand nombre de joueurs possible un potentiel inédit, impossible à obtenir avec les méthodes conventionnelles. Ce secteur est en pleine expansion, même si les obstacles restent nombreux, de la conception à la réalisation. L'une des difficultés -- et non des moindres -- étant d'être pris au sérieux par les organismes de financement pour qui « ludique » ne rime pas encore avec « bénéfique ».
Créer des algorithmes en combinant les résultats
Le potentiel apparaît pourtant majeur. « Notre objectif scientifique est de trouver des amas de points dans un espace mathématique à 1000 dimensions, explique Jérôme Waldispühl, créateur de Colony B, bio-informaticien à l'université McGill, à Montréal (Canada). Nous ne savons pas le faire avec un ordinateur, en particulier parce que le concept de distance moyenne entre points perd toute signification pour un si grand nombre de dimensions : nous ne pouvons pas nous en servir pour faire des calculs. » D'où l'idée de créer un jeu. « Avec Colony B, nous capturons la perception humaine de ce qu'est un amas de points, précise-t-il. Et en combinant les résultats des joueurs, nous espérons créer des algorithmes efficaces. » Et le problème n'est pas théorique! Le jeu utilise les données réellement recueillies par le projet American Gut (« intestin américain »), piloté à l'université de San Diego, aux États-Unis, qui a d'ores et déjà collecté 10 000 d'échantillons de selles. Chaque écran du jeu affiche en effet quelques dizaines de points dont la position est déterminée par les proportions d'un millier de bactéries dans chacun de ces échantillons. Objectif : trouver, d'une part, s'il existe des correspondances entre les échantillons dont la composition en bactéries est proche et, d'autre part, si on peut établir des caractéristiques dans le mode de vie ou l'état de santé que les volontaires ont documentées dans un questionnaire. Les données diffusées dans le jeu ayant été préalablement rendues anonymes par sécurité.
L'idée d'exploiter les capacités d'analyse visuelle en trois dimensions des joueurs a également inspiré les biologistes de l'université de Washington, à Seattle (États-Unis) qui ont mis en ligne FoldIt en 2008. Cette fois, l'objectif est de calculer la disposition dans l'espace des protéines. Certes, des algorithmes sont capables de tels calculs, mais ils ont encore beaucoup de mal à prévoir la façon dont ces molécules du vivant formées de très longues chaînes d'atomes se replient sur elles-mêmes. Et les résultats sont là! Grâce à l'apport d'environ 2000 joueurs, dont une centaine très actifs, les biologistes ont déjà publié deux articles présentant les structures de deux protéines pour lesquelles on ne disposait pas de modèle satisfaisant.
Colony B, disponible sur smartphone, consiste à regrouper des points. Objectif final : mieux comprendre le comportement des bactéries dans l'intestin.
REMY CORTIN POUR SCIENCES ET AVENIR
D'autres jeux font appel aux capacités linguistiques des participants pour constituer des « corpus » utiles, notamment dans le domaine de l'intelligence artificielle. Ces bases de données serviront, par exemple, à « entraîner » des ordinateurs au traitement du langage pour de la traduction automatique.
Les zombies plus forts que l'informatique
Ainsi, Karën Fort, de l'université Paris-Sorbonne et Bruno Guillaume, d'Inria (Nancy-Grand Est), ont mis au point ZombiLingo, en ligne depuis le printemps 2014, en décomposant en tâches élémentaires un processus grammatical complexe. Les 650 joueurs inscrits (dont 45 ont joué plus de 1000 parties) décryptent ainsi les « relations de dépendance syntaxique » entre les mots. Ils marquent des points en trouvant le sujet d'un verbe ou, plus difficile -- et donc plus rémunérateur en points -- le complément prépositionnel d'un nom. Le tout sur fond d'histoire de zombies pour rendre l'activité plus attractive. Et là encore, les résultats semblent au rendez-vous. « Nous avons vérifié, en utilisant des phrases déjà annotées par des spécialistes, que les joueurs atteignent une précision de 93 %, ce qui est bien meilleur que ce que l'on peut faire aujourd'hui avec des programmes informatiques », précise Karën Fort.
« Grâce au jeu nous créons gratuitement un corpus qui sinon aurait coûté des centaines de milliers d'euros » Karën Fort, de l'université Paris-Sorbonne, créatrice avec Bruno Guillaume, d'Inria, de ZombiLingo, dans le cadre de recherches sur la traduction automatique.
L'un des avantages de ce mode ludique est... la gratuité. Aucun des joueurs n'est en effet rémunéré. « Grâce à ZombiLingo, nous créons ainsi un très grand corpus de bonne qualité qui aurait coûté plusieurs centaines de milliers d'euros s'il avait fallu en payer la production, reconnaît Karën Fort. Et nous pouvons, avec la même infrastructure, introduire tous les types de textes que nous souhaitons. C'est une ressource potentiellement illimitée. » Autre atout : le jeu permet de former les participants, ce qui garantit la qualité des résultats. Ainsi, toujours dans ZombiLingo, une phase d'exercices précède chaque nouveau type de problème. Dans FoldIt, la formation, moins visible, consiste à augmenter la difficulté en fonction du score, pour utiliser au mieux l'expertise acquise du joueur. « La notion de score et de compétition permet aussi de faire réaliser aux participants des tâches répétitives, utiles dans des programmes de recherche mais pas amusantes en elles-mêmes », renchérit Antoine Taly, du CNRS. Enfin, même si la motivation déclarée de la majorité des joueurs est d'aider la science, certains reconnaissent que l'aspect ludique les a séduits.
Pourquoi alors, malgré tous ces atouts, ne trouve-t-on pas plus d'une vingtaine de jeux de découverte scientifique en ligne? « Pour que cela fonctionne, il ne suffit pas d'introduire un projet scientifique dans un jeu : il faut que ce dernier soit intéressant pour le public et que l'intérêt perdure, ce qui est extrêmement compliqué », prévient Jérôme Waldispühl, dont Colony B est la troisième réalisation.
Un moyen de rapprocher la recherche des citoyens
En outre, faute de moyens financiers consacrés à ce type de projet, les chercheurs -- dont ce n'est pas le métier -- doivent tout apprendre par eux-mêmes. Quels compromis trouver entre l'attrait ludique et la qualité des données scientifiques ? Comment garantir la confidentialité des informations recueillies sur les joueurs ? Comment enrichir le jeu au cours du temps pour en maintenir l'intérêt ? Karën Fort et Bruno Guillaume ont ainsi créé le prototype de ZombiLingo grâce à un financement du ministère de la Culture. Et ce n'est qu'ensuite qu'Inria leur a accordé un poste d'ingénieur pendant deux ans sans garantie d'avenir au-delà de cette limite. « Ces jeux sont pourtant de bons moyens de rapprocher la recherche des citoyens, s'enthousiasme la scientifique. Surtout si on peut leur associer un forum en ligne, où les participants et les chercheurs échangent. » Alors bien sûr, jouer à Colony B, FoldIt ou ZombiLingo ne transforme personne en chercheur mais permet de se familiariser avec certains domaines des sciences. Des enseignants l'ont bien compris : ils utilisent ces jeux pour diversifier leur pédagogie, introduire de nouveaux concepts et motiver leurs étudiants (lire l'interview ci-dessus). Pour le simple amateur,cela permet, et ce n'est pas si mal, de « tuer le temps » utilement en jouant sur son smartphone.
LES TITRES DISPONIBLES
En français
Phylo Aligner les séquences génétiques pour étudier des maladies sciav.fr/839gene
ZombiLingo Annoter les relations de dépendance syntaxique dans des phrases ZombiLingo.org
Jeux de mots Créer des relations entre des mots jeuxdemots.org
BRAIN'US Fournir des informations sur son comportement cognitif sciav.fr/839brain
En anglais Colony B Entourer des points qui forment des amas colonyb.com
FoldIt Trouver les formes des protéines fold.it
Malaria Spot Reconnaître les différentes formes de paludisme malariaspot.org
EteRNA Inventer des molécules pour combattre des maladies eternagame.org
Eyewire Cartographier le cerveau eyewire.org Quantum Minds Améliorer la compréhension de la physique quantique sciav.fr/839quantum
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Sources
Challenges
Courrier international
EL PAÍS
L'Humanité
La Croix
La Vanguardia
Le Figaro
Le Monde
Le Parisien
Les Echos
Libération
NY Daily News
Sciences et Avenir