Gearbox 和 MMOS 利用 AWS 開發有助於科學研究的小遊戲

通常玩家沉浸電玩遊戲中，是為了享受閒暇時光、與朋友交流並暫時逃避現實。但是，熱門遊戲《邊緣禁地 3》(Borderlands 3) 的玩家現在能邊玩遊戲邊協助現實世界。他們為了玩樂在遊戲中所做的事，能協助科學家在現實生活中對人體進行重要研究。

這款遊戲中的小遊戲名為《邊緣禁地科學》(Borderlands Science)，能讓玩家協助科學家繪製人類腸道微生物群系。這是遊戲開發商 Gearbox Software (Gearbox) 和 Massively Multiplayer Online Science (MMOS)，以及麥基爾大學 (McGill University) 和加州大學聖地牙哥分校醫學院 (UC San Diego School of Medicine) 的 the Microsetta Initiative (TMI) 研究人員及科學家之間的國際合作成果。TMI 是世界上最大的開放取用人類腸道微生物群系參考資料庫，已對約 2 萬名參與者的 25,000 多個樣本進行 DNA 定序。麥吉爾大學開發出生物資訊學技術，以透過謎題和解決方案來改善對這些資料的分析。TMI 可以應用這項技術，並在分析完成後將結果用於生物醫學研究。但麥吉爾大學需要協助來整理大量資料。麥吉爾大學和專注於將公民科學活動引入電玩遊戲的 MMOS 都看到了獨特機會，能打造一款結合人類和電腦優勢的遊戲來推動科學研究的發展。

「人類擁有傑出的模式辨識能力」，MMOS CEO 暨聯合創辦人 Attila Szantner 表示，「公民科學旨在將這些技能與電腦和機器學習 (ML) 極快的運算能力相結合，以解決傳統上運算成本高昂的問題。這種組合為科學研究提供了寶貴資料，也對傳統通訊工具很難觸及的社群開闢了獨特的科學知識普及機會。由於公民科學依賴大量參與者，而且專案本身是在即時且要求極高的遊戲環境中進行，因此我們的服務最好部署在雲端運算資源上。」

MMOS 與知名遊戲開發商 Gearbox 合作，協助將這款遊戲化為現實。Gearbox 的《邊緣禁地》系列遊戲已經擁有數千萬玩家。Gearbox 和 MMOS 利用 Amazon Web Services (AWS) 提供的一系列產品，合作開發了《邊緣禁地科學》。在這款遊戲中，玩家的技能被眾包出去，以繪製人類腸道微生物群系，並收集用於 ML 演算法訓練的資料，目標是改善序列比對。

公民科學 (即讓普通民眾參與科學研究) 並非新概念，但其應用伴隨網際網路普及而得到巨大提升。MMOS 成立的目的就是利用結合公民科學和電玩遊戲的優勢，建立支援的技術解決方案。「我們在五年前就有了這個想法，想將科學微任務整合到 3A 電玩大作中，製造無縫體驗，利用遊戲中的絕佳視覺效果，與遊戲敘事整合，並將其連接到獎勵系統。」Szantner 表示，「遊戲的獨特之處在於擁有廣大玩家社群，他們有動力完成遊戲中的任務。我們的提案是將人們花在遊戲上的數千萬年時間中的一小部分，用來解決現實生活中的問題。為了實現這樣的願景，我們需要遊戲產業的合作夥伴。就腸道微生物群系專案而言，Gearbox 的天才遊戲設計師在麥吉爾大學協助下，針對玩家社群將科學問題轉化成引人入勝的小遊戲體驗。」

Gearbox 在遊戲開發方面一再展現出巨大商業成功。2019 年 9 月推出的《邊緣禁地 3》現已售出超過 1,000 萬套，並躋身 2019 年最暢銷遊戲前五名。Gearbox 魁北克工作室聯合工作室主管 Sébastien Caisse 得知有機會與麥吉爾大學合作展開公民科學計畫時，這位策略管理博士很快就做出了決定。「這個想法很令我振奮。」Caisse 表示，「我熱愛科學，非常關心科學素養的推廣，以及如何讓人們積極參與。」

Gearbox 和 MMOS 一起使用 AWS 來處理《邊緣禁地 3》中小遊戲的資料，讓玩家能比單獨的電腦程式更準確繪製出 TMI 巨型資料庫中的資料。「考慮到預期的玩家活動和需要處理的大量資料，再加上團隊人手有限，我們別無選擇，只能在雲端運算環境上執行公民科學。」Szantner 表示，

Gearbox 的堆疊早已完全位於 AWS 上，使得該公司能無縫地轉換到這項新任務。Gearbox 首席伺服器程式設計師 Jonathan Moreau 解釋說，「我們最初收到啟動專案的請求時，從伺服器的角度來看，對我們來說，繼續利用我們累積的經驗和 AWS 提供的高品質服務是自然而然的事。」 Szantner 補充說，由於 MMOS 這家小型公司也使用 AWS，因此該公司能與大型遊戲開發公司合作，為數百萬玩家提供服務。「透過使用 AWS 提供的全球雲端運算平台，我們得以為玩家提供與遊戲工作室同等的服務水準。AWS 讓我們能夠提供高度可用性、可靠性和擴展性。這就是雲端運算的技術優勢轉化為商業價值的具體方式。」Szantner 表示。

最終，Gearbox 和 MMOS 這兩家公司對各種 AWS 服務的熟悉程度，讓雙方之間的協作更加順暢。Moreau 表示，「由於我們都在使用 AWS，所以 Gearbox 清楚其期望的服務等級。AWS 改變了我們互相交流的方式。」這種對 AWS 的共同投資，有助於將此專案的不同部分連結起來。「這是一種信任的實踐。」他表示，「要在這個專案的所有利害關係人間建立起這樣的橋樑，信任是關鍵因素。而 AWS 絕對是其中一環。」

Gearbox 已經建立向其平台推送新功能的管道，該平台完全建置在 AWS 上，包括 Amazon DynamoDB (鍵值和文件資料庫，可在任何規模下提供個位數毫秒的效能)。Gearbox 還使用 Amazon Elastic Container Registry (Amazon ECR) 進行自動擴展，並與 AWS Elastic Beanstalk 一起管理，後者是一種易於使用的服務，可用於部署和擴展 Web 應用程式和服務。開放原始碼負載測試工具 Locust 則在 AWS Elastic Beanstalk 上執行，以實現分散式負載產生和測試，協助 Gearbox 建立模擬現實場景的測試。MMOS 也採用 Amazon Relational Database Service (Amazon RDS)，這能讓在雲端中設定、操作和擴展關聯式資料庫變得更容易，同時它還使用了 Amazon Aurora，一種與 MySQL 和 PostgreSQL 相容的雲端關聯式資料庫。「開始使用 AWS 後，需求會跟著變多。」Szantner 表示，「因此，你會開始發掘所有其他服務，所有需要的環節就都到位了。」

在研究人員、科學家和程式設計師於幕後工作時，《邊緣禁地 3》玩家讓這一切成真。玩家透過《邊緣禁地 3》中的一台街機進入《邊緣禁地科學》小遊戲。這款小遊戲讓人想起過去的像素化街機遊戲：每種腸道微生物的 DNA 都編碼成擁有四種不同形狀和顏色的方塊串。玩家連接這些色塊，以協助科學家估算每種微生物之間的相似性。每當有人連接 (或重新連接) 彩色方塊串解開謎題時，就會繪製出另一種微生物。解開謎題後，玩家會獲得可在《邊緣禁地 3》主遊戲中使用的遊戲內貨幣。雖然有些玩家是受到戰利品吸引，但大家都知道自己也在為更崇高的目標做出貢獻。「對部分玩家而言，為科學研究做出貢獻本身就是一種成就，這也激勵他們繼續玩下去。」Caisse 表示，「我對這些玩家敬佩不己。」

這款遊戲在 USC East 基礎設施、愛爾蘭的 MMOS 基礎設施和 AWS 資料中心之間不斷傳輸大量資訊 (啟動時平均每秒 600 個請求)，所以需要快速、高效的資料傳輸。AWS 系統確實做到了這一點。Moreau 表示，「AWS 協助我們實現了如此低的延遲。我們知道 AWS 服務非常可靠，其資料中心之間的資料傳輸速度或延遲表現也非常好。」 應用程式介面 (API) 的總回應時間介於 15-50 毫秒之間。AWS 所提供的彈性也確保了《邊緣禁地科學》順利推出，沒出現任何重大狀況。「推出全新數位線上服務時，前幾天通常會一團亂。」Szantner 表示，「AWS 提供的彈性讓我們能輕鬆將基礎設施向上擴展 10 倍，而不會出現任何問題，這對滿足遊戲推出時的需求而言非常寶貴。」

在推出隔天，《邊緣禁地科學》收集到的資料就比前一個公民科學計畫 (擁有數十萬名玩家) 在 10 年內收集到的資料多出 5 到 6 倍。「我從未見過這麼大的數字成長。」麥吉爾大學電腦科學副教授 Jérôme Waldispühl 表示，「我認為在這個領域，從來沒人看過公民科學的數字和參與度以如此快的速度攀升。這簡直像是一場夢。」 《邊緣禁地科學》已累積超過 100 萬名活躍使用者，到目前為止，他們完成的研究相當於 500 個工作年的工作量。

透過採用 AWS 服務，Gearbox 和 MMOS 得以成功地以電玩小遊戲的形式打造出高效的人類運算系統，成功繪製出人體中數兆個微生物。TMI 也因此能利用此遊戲的成果來推進生物醫學研究。AWS 提供了遊戲順利推出所需的彈性，以及做為 Gearbox 和 MMOS 之間的橋樑，促成了研究人員與玩家之間的特殊合作關係，將遊戲和公民科學相結合，以實現現實世界的成果。「我相信電玩遊戲是當今最複雜的藝術形式，也是最引人入勝的娛樂形式。」Szantner 表示，「我們在最近幾年領悟到，作為社會大眾，我們必須了解如何利用這項神奇的資源來解決現實生活中的各種問題。」