Gearbox e MMOS usam a AWS para criar minigames que contribuem para pesquisas científicas

Normalmente, os jogadores se dedicam a um jogo para aproveitar o tempo livre, conectar-se com amigos e fugir da realidade. Porém, os jogadores do grande sucesso Borderlands 3 agora podem jogar por uma causa do mundo real. O que eles jogam por diversão no game ajuda os cientistas com pesquisas vitais sobre o corpo humano na vida real.

O jogo dentro do jogo, chamado de Borderlands Science, permite que os jogadores ajudem a mapear o microbioma intestinal humano. Esse é o resultado de uma parceria internacional entre a desenvolvedora de games Gearbox Software (Gearbox) e a Massively Multiplayer Online Science (MMOS), contando também com pesquisadores e cientistas da McGill University e do projeto Microsetta Initiative (TMI) na UC San Diego School of Medicine. O TMI é o maior banco de dados com acesso aberto do mundo para referência do microbioma intestinal humano e sequenciou o DNA de mais de 25.000 amostras de cerca de 20.000 participantes. A McGill University desenvolveu a bioinformática para melhorar as análises desses dados por meio de quebra-cabeças e soluções. O TMI pode aplicar essa tecnologia e, uma vez concluídas as análises, usar os resultados para pesquisas biomédicas. Porém, a McGill University precisava de ajuda para organizar a enorme quantidade de dados. A McGill University e a MMOS, que se concentra em trazer atividades de ciência cidadã para o mundo dos videogames, viram uma oportunidade única de criar um game que pudesse combinar os pontos fortes dos seres humanos e dos computadores para promover pesquisas científicas.

“Os seres humanos desenvolveram habilidades extraordinárias de reconhecimento de padrões”, diz Attila Szantner, CEO e cofundador da MMOS. “A ciência cidadã tem como objetivo combinar essas habilidades com os recursos de cálculo extremamente rápidos dos computadores e do machine learning (ML) para resolver problemas tradicionalmente caros do ponto de vista computacional. Essa combinação gera dados inestimáveis para pesquisas científicas e cria uma oportunidade única de divulgação científica em comunidades que são mais difíceis de alcançar com as ferramentas de comunicação tradicionais. Como a ciência cidadã depende de um grande número de participantes, e o projeto em si é implantando em um ambiente de game exigente em tempo real, nossos serviços foram mais bem posicionados em recursos de computação em nuvem.”

A MMOS fez parceria com a renomada desenvolvedora de games Gearbox, cuja série Borderlands conquistou dezenas de milhões de seguidores, para ajudar a dar vida ao videogame. Usando uma variedade de ofertas da Amazon Web Services (AWS), a Gearbox e a MMOS colaboraram no Borderlands Science, no qual as habilidades dos jogadores são otimizadas por meio de crowdsourcing para mapear o microbioma intestinal humano e coletar dados para uso no treinamento de algoritmos de ML com o objetivo de melhorar o alinhamento de sequências.

A ciência cidadã, ou o envolvimento de cidadãos comuns na realização de pesquisas científicas, não é um conceito novo, mas sua aplicação recebeu um enorme impulso com a popularização da Internet. A MMOS foi fundada para aproveitar os poderes de combinar a ciência cidadã e os videogames e criar as soluções tecnológicas que sustentam essa união. “Há cinco anos, tivemos a ideia de integrar microtarefas científicas em videogames AAA como uma experiência perfeita, combinando elementos visuais, integrando-as à narrativa e conectando-as aos sistemas de recompensas”, diz Szantner. “Games são únicos, pois têm grandes comunidades de jogadores motivados a completar missões. Nossa proposta era transformar uma pequena parte das dezenas de milhões de anos que passamos jogando para resolver problemas na vida real também. Para fazer a mágica acontecer, precisamos de parceiros no setor de games. No caso do projeto do microbioma intestinal humano, os geniais designers de games da Gearbox, com a ajuda da McGill University, transformaram o problema científico em uma experiência envolvente de minijogo para sua comunidade de jogadores.”

A Gearbox tem demonstrado repetidos e decisivos sucessos comerciais como desenvolvedora de games. O Borderlands 3, lançado em setembro de 2019, vendeu mais de 10 milhões de unidades e ficou entre os cinco games mais vendidos de 2019. Quando Sébastien Caisse, co-diretor de estúdio da Gearbox no Quebec, também doutor em gestão estratégica, ficou sabendo de uma possível iniciativa de ciência cidadã com a McGill University, a decisão foi muito simples. “A ideia me inspirou”, diz Caisse. “Adoro ciência e me preocupo muito com a alfabetização científica e com o envolvimento das pessoas.”

Juntas, a Gearbox e a MMOS usaram a AWS para lidar com os dados de um minigame dentro do Borderlands 3 que permitiria aos jogadores mapear os dados no gigante banco de dados do TMI com mais precisão do que um programa de computador solitário poderia. “Contemplando as atividades previstas dos jogadores e a quantidade de dados a serem manipulados, em combinação com o tamanho reduzido da nossa equipe, não tivemos outra opção a não ser executar a ciência cidadã na computação em nuvem”, diz Szantner.

A pilha da Gearbox já estava totalmente na AWS, o que permitiu à empresa fazer uma transição perfeita para essa nova tarefa. Jonathan Moreau, programador-chefe de servidores da Gearbox, explica: “Quando recebemos a solicitação inicial para começar o projeto, do ponto de vista dos servidores, foi fácil continuar a usar nossa experiência e a qualidade do serviço que a AWS oferece.” Szantner acrescenta que, como a nanoempresa MMOS também utiliza a AWS, ela conseguiu trabalhar em conjunto com grandes empresas desenvolvedoras de games e atender a milhões de jogadores. “Com acesso à plataforma global de computação em nuvem que a AWS fornece, somos capazes de alcançar o mesmo nível de serviço que os estúdios de games oferecem a seus jogadores. A AWS nos permite oferecer altos níveis de disponibilidade, confiabilidade e escala. É assim que, no nosso caso, as capacidades tecnológicas da computação em nuvem se convertem em valor comercial”, diz Szantner.

Por fim, a familiaridade das empresas com vários dos serviços da AWS tornou a colaboração entre a Gearbox e o MMOS muito mais fácil. “Como estamos usando a AWS, a Gearbox conhece o nível de serviço que pode esperar. A AWS transformou a forma como interagimos uns com os outros”, diz Moreau. Esse investimento compartilhado na AWS ajudou a conectar as partes distintas do projeto. “É uma implementação de confiança”, diz ele. “Ao construir essas pontes entre todas as partes interessadas envolvidas em um projeto como esse, a confiança é uma questão fundamental. E, sem dúvida, a AWS foi uma parte importante disso.”

A Gearbox já tinha um pipeline para implementar novos recursos em sua plataforma, que está totalmente na AWS, incluindo o Amazon DynamoDB, um banco de dados de chaves/valores e documentos que oferece performance em qualquer escala com velocidades inferiores a 10 milissegundos. A Gearbox também usa o Amazon Elastic Container Registry (Amazon ECR) para gerenciamento e ajuste automático da escala, juntamente com o AWS Elastic Beanstalk, um serviço de fácil uso para implantar e escalar serviços e aplicações Web. O Locust, uma ferramenta de testes de carga de código-fonte aberto, opera no AWS Elastic Beanstalk para permitir testes e a geração de cargas distribuídas, ajudando a Gearbox a criar testes que simulam cenários do mundo real. A MMOS também utiliza o Amazon Relational Database Service (Amazon RDS), que facilita a configuração, a operação e a escala de um banco de dados relacional na nuvem, com o Amazon Aurora, um banco de dados relacional compatível com MySQL e PostgreSQL desenvolvido para a nuvem. “Você começa a usar a AWS e o apetite aumenta”, diz Szantner. “Então você começa a descobrir todos os serviços, e todas as peças se encaixam.”

Enquanto pesquisadores, cientistas e programadores trabalham nos bastidores, os jogadores do Borderlands 3 fazem tudo acontecer. Os jogadores acessam o minigame Borderlands Science por meio de uma máquina de fliperama no Borderlands 3. O minigame lembra os antigos jogos de fliperama pixelizados: o DNA de cada micróbio intestinal é codificado como uma sequência de blocos de quatro formas e cores diferentes. Os jogadores conectam essas formas coloridas para ajudar os cientistas a calcular a semelhança entre cada micróbio. Cada vez que alguém conecta (ou reconecta) as sequências de blocos coloridos para resolver o quebra-cabeça, outro micróbio é mapeado. Ao resolverem o quebra-cabeça, os jogadores ganham moedas que podem usar no game principal do Borderlands 3. Embora alguns jogadores sejam atraídos pela recompensa, todos sabem que também estão contribuindo para uma causa maior. “Para alguns jogadores”, diz Caisse, “o valor de contribuir para um esforço científico é uma façanha por si só e os incentiva a jogar mais. Essas são pessoas que eu absolutamente adoro.”

A quantidade de informações que esse game transfere constantemente (atingindo uma média de 600 solicitações por segundo quando foi lançado) entre a infraestrutura da USC East, a infraestrutura da MMOS na Irlanda e o data center da AWS exige uma movimentação rápida e eficiente dos dados. O sistema da AWS cumpre o que promete. De acordo com Moreau, “a AWS nos ajudou a alcançar uma latência extremamente baixa. Sabíamos que a confiabilidade do serviço e a velocidade ou latência da transferência entre os data centers seriam realmente muito boas.” O tempo total de resposta da interface de programação de aplicações (API) varia em torno de 15 e 50 ms. A AWS também forneceu elasticidade, o que permitiu que o Borderlands Science fosse lançado sem grandes problemas. “Quando você lança um novo serviço digital online, os primeiros dias são uma loucura”, diz Szantner. “A elasticidade que a AWS oferece (para ampliar nossa infraestrutura 10 vezes sem problemas) foi inestimável para dar conta do lançamento.”

No dia seguinte ao lançamento, o Borderlands Science já havia coletado de cinco a seis vezes mais dados em comparação ao que a iniciativa anterior de ciência cidadã, com centenas de milhares de jogadores, foi capaz de coletar em 10 anos. “Nunca tinha visto números se movendo assim”, diz Jérôme Waldispühl, professor adjunto de ciência da computação na McGill University. “E acho que ninguém na área jamais viu os números aumentando e o envolvimento avançando tão rapidamente em uma iniciativa de ciência cidadã. Foi como em um sonho.” O Borderlands Science já conta com mais de um milhão de usuários ativos e, até o momento, a pesquisa que eles concluíram equivale a 500 anos de trabalho.

Usando os serviços da AWS, a Gearbox e a MMOS conseguiram criar um sistema de computação humana na forma de um minivideogame que mapeia com sucesso os trilhões de micróbios no corpo humano. O TMI pode usar os resultados desse game para promover pesquisas biomédicas. A AWS proporcionou a elasticidade necessária para contribuir para o lançamento do game sem interrupções e atuou como uma ponte entre a Gearbox e a MMOS, facilitando uma parceria exclusiva entre pesquisadores e jogadores que combina games e ciência cidadã para alcançar resultados reais. “Acredito que os videogames são o tipo de arte mais complexo da atualidade e a forma mais envolvente de entretenimento”, diz Szantner. “Nesses últimos anos, aprendemos que é imperativo para nós, como sociedade, compreender como podemos usar esse incrível recurso para resolver diferentes problemas na vida real.”