아이와이어
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1. 개요
아이와이어는 쥐의 망막 뉴런 연결 상태를 규명하기 위한 연구를 게임 형식으로 구현한 시민 과학 프로젝트이다. 뇌 신경세포 연결 지도를 구축하는 커넥톰 연구의 일환으로, 2광자 현미경과 전자 현미경 기술을 활용하여 뇌의 비밀을 밝히는 데 기여하는 것을 목표로 한다. 아이와이어는 3D 맵핑을 통해 뉴런을 재구성하는 방식으로 진행되며, 플레이어는 큐브를 받아 2차원 이미지를 색칠하여 3차원 이미지를 완성한다. 플레이어는 게임 내에서 다양한 역할을 수행하며, 개척, 길잡이, 큰낫, 중재자, 멘토 등으로 활동할 수 있다. 아이와이어는 다양한 상을 수상하고 여러 매체에 소개되었으며, 카운트다운 등의 이벤트를 통해 지속적으로 연구를 진행하고 있다.
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| 아이와이어 - [IT 관련 정보]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 유형 | 인류 기반 계산 게임 |
| 장르 | 퍼즐 시민 과학 |
| 개발 | |
| 개발자 | 프린스턴 대학교의 세바스찬 승 (과거 매사추세츠 공과대학교) |
| 감독 | 에이미 스털링 |
| 출시 | |
| 플랫폼 | 웹 브라우저 (WebGL) |
| 출시일 | 2012년 12월 10일 |
2. 어원
아이와이어는 쥐의 눈(Eye)에 있는 망막의 뉴런 연결(Wire) 상태를 규명하는 실험이라는 뜻이다.[1]
아이와이어는 인공 지능을 이용한 뉴런 재구성에 사용된다.[4] 또한 포유류가 방향성 운동을 어떻게 인식하는지 연구하는 데에도 사용된다.[5][6]
망막의 350um × 300um × 60um 부분에서 각 뉴런의 활동은 2광자 현미경으로 결정되었다.[7] 연속 블록-표면 주사 전자 현미경을 사용하여 동일한 부피를 세포 염색하여 세포막의 대비를 나타내고, 미세 절단기로 층으로 절단하여 전자 현미경을 사용하여 이미징했다.
플레이어는 부분적으로 재구성된 뉴런 가지가 뻗어 있는 큐브를 받게 된다. 플레이어는 동시에 생성된 3차원 이미지로 2차원 이미지를 색칠하여 재구성을 완료한다. 각 큐브가 제출됨에 따라 플레이어 간의 재구성이 비교되어, 숙련된 플레이어가 나중에 확인하는 합의된 재구성이 생성된다.[1]
3. 커넥톰 (Connectome)
4. 연구 방법
연구자는 뉴런을 선택한다. 프로그램은 플레이어를 위해 해당 뉴런과 관련된 입방 부피를 선택하고, 2차원 이미지를 통해 뉴런을 추적하기 위한 인공 지능의 최선의 추측을 선택한다.[8]
5. 게임 방법
5. 1. 게임 시작 및 진행
아이와이어 홈페이지에 들어가서 이메일을 사용하여 회원가입을 하거나 페이스북 계정을 이용하여 로그인한다. 이후, 3D 맵핑을 위한 간단한 교육과 튜토리얼이 이어진다. 교육 및 튜토리얼을 끝내면 본격적으로 게임이 시작된다. '플레이하기' 버튼을 누르면 임의의 신경세포체가 나타난다. 이때 튜토리얼과는 달리 하단에 진행바가 나타나지 않으므로 신경세포체의 가지를 잘 추적하여 큐브의 끝에 닿도록 해야 한다. 대부분의 뉴런은 끝이 오돌토돌하여 연결 부위가 존재하며, 이는 큐브의 다른 쪽 끝으로 계속하여 추적해야 한다는 의미이다. 하지만 끝이 오돌토돌하지 않고 전구모양처럼 매끈하게 되는 경우처럼 뉴런의 말단이 나타나기도 한다. 이후 플레이 화면 밑의 '큐브 제출하기'를 눌러 점수를 얻고 다음 큐브로 넘어간다.
큐브의 난이도가 너무 어려운 경우에는 '큐브 건너뛰기'를 클릭하여 다음 큐브로 바로 넘어갈 수 있다. 게임을 하는 도중 어려움을 겪는다면 채팅창에서 길잡이(Scout), 큰낫(Scythe), 중재자(Moderator), 멘토(Mentor)에게 도움을 요청할 수 있다. 또 큐브 중에는 오류가 존재하는 큐브가 존재 할 수 있으므로, 큐브에 문제가 존재하는 것을 보았다면 길잡이, 큰낫, 중재자, 멘토에게 이 사실을 알려야 한다.
플레이어는 부분적으로 재구성된 뉴런 가지가 뻗어 있는 큐브를 받게 된다. 플레이어는 동시에 생성된 3차원 이미지로 2차원 이미지를 색칠하여 재구성을 완료한다. 각 큐브가 제출됨에 따라 플레이어 간의 재구성이 비교되어, 숙련된 플레이어가 나중에 확인하는 합의된 재구성이 생성된다.
5. 2. 개척 및 개척자
개척이란 처음으로 큐브를 플레이하는 것을 의미하고, 개척을 한 플레이어를 개척자라 한다. 개척자의 자격 요건은 최근 플레이했던 30개 큐브의 정확도를 판단하여 결정한다. 예를 들어 정확도가 낮은 플레이어가 최근 30개의 큐브를 기준에 맞는 정확도에 따라 플레이했다면 개척을 할 수 있고, 그 반대가 될 수도 있다. 아티팩트 세포의 경우 최근 30개 큐브의 정확도가 70% 이상이어야 하고, 렐릭 세포의 경우 최근 30개 큐브의 정확도가 80% 이상이 되어야 한다. 개척자는 큐브를 제출하기 전까지는 개척이라는 것을 모르고 제출을 한 후에야 채팅창에서 개척을 했다는 문구가 나온다. 이후 다른 3명의 플레이어가 개척자가 개척한 큐브를 플레이하는 경우 개척자는 그 큐브에 대한 정상적인 점수를 얻게 된다. 레벨 1 세포에서의 개척점수는 25점이고, 레벨 2 세포에서의 개척점수는 50점이다.
5. 3. 지위 및 역할
아이와이어에는 여러 가지 역할을 수행하는 플레이어들이 있다. 상급플레이어는 승급심사나 여러 이벤트에 참가하여 길잡이(Scout), 큰낫(Scythe), 중재자(Moderator), 멘토(Mentor)로 승급할 수 있다. 큰낫(Scythe)은 길잡이(Scout) 경력이 있어야 승급 가능하다.
한 플레이어는 두 개 이상의 지위를 가질 수 있다. 예를 들어 길잡이(Scout)이면서 멘토(Mentor)일 수도 있고, 큰낫(Scythe)이면서 중재자(Moderator)와 멘토(Mentor)를 겸할 수도 있다.
6. 아이와이어의 성과 및 사회적 영향
아이와이어는 인공 지능을 이용한 뉴런 재구성을 발전시키는 데 사용되며,[4] 포유류가 방향성 운동을 어떻게 인식하는지 연구하는 데에도 사용된다.[5][6]
아이와이어는 다음과 같은 성과를 거두었다.
- 2014년 TED 컨퍼런스 가상 현실 전시회에 아이와이어 뉴런 전시[9][10]
- 워싱턴 D.C.에서 열린 미국 과학 및 공학 엑스포에 아이와이어 뉴런 전시[11]
- 미국 국립 과학 재단의 2013년 국제 시각화 챌린지 게임 및 앱 부문 수상[12]
- MIT의 2014년 Koch 이미지 갤러리 대회에서 Alex Norton의 아이와이어 이미지 우승[13]
- ''Discover Magazine''의 2013년 100대 과학 뉴스 중 하나로 선정[14]
- SciStarter 선정 2013년 최고의 시민 과학 프로젝트[15]
- 2013년 3월 26일 Biovision의 세계 생명 과학 포럼 촉매제 상 수상[16]
- PLoS 선정 2013년 10대 시민 과학 프로젝트[17]
아이와이어는 ''와이어드'',[18] ''네이처''의 블로그 SpotOn,[19] ''포브스'',[20] ''사이언티픽 아메리칸'',[21] 및 NPR에 소개되었다.[22]
7. 카운트다운 (CountDown)
카운트다운(CountDown)은 아이와이어에서 진행된 주요 프로젝트 중 하나이다. 2014년에 시작된 카운트다운 1은 348개의 세포를 맵핑하고 2015년 8월 5일에 종료되었다. 이후 카운트다운 2가 준비되는 동안 카운트다운 1 영역 주변 세포를 맵핑하는 카운트다운 보너스가 진행되었다. 2016년 1월 28일에는 카운트다운 2 (The Dig)가 시작되었으며, 200um x 200um 영역의 세포를 맵핑하는 작업이 진행 중이다.
7. 1. 카운트다운 1
2014년 미리 맵핑된 103개의 세포와 함께 시작하였다. 이후 1단계에서 50um x 50um 영역에 있는 19개의 뉴런을, 2단계에서 100um x 100um 영역에 있는 63개의 뉴런을, 마지막 3단계에서 200um x 200um 영역에 있는 163개의 뉴런을 맵핑하여 전체 348개의 세포가 맵핑되었다. 2015년 8월 5일 카운트다운 1이 종료되었다.7. 2. 카운트다운 보너스
카운트다운 보너스는 카운트다운 2가 준비될 동안 카운트다운 1 영역 주변의 세포를 맵핑하였다.7. 3. 실험실 세포 (Lab Cells)
실험실 세포(Lab Cells)는 카운트다운 2의 세포 35개에 대한 테스트였다. 이 과정은 일반적인 과정보다 꽤 복잡하고 합쳐짐과 가지, 마디가 많다.7. 4. 카운트다운 2 (The Dig)
카운트다운 2 (The Dig)는 2016년 1월 28일 자정에 이벤트(마라톤)와 함께 시작되었다. 이번 카운트다운은 200um x 200um 영역의 세포를 맵핑하는 작업이다. 이 구역은 16섹터로 나뉘어 작업이 진행된다. 한 개의 섹터에는 100~140개의 세포가 있는데, 결국 16섹터를 맵핑하는 것은 약 1600개의 세포를 맵핑하는 것이다. 이 작업은 2018년이 지나서도 끝나지 않을 수 있다고 한다. (2018년 2월 25일 기준, 아직도 진행 중)8. 이벤트
아이와이어에서는 여러 이벤트를 통해 높은 점수와 정확도를 받을 뿐만 아니라 여러 사은품을 받거나 승급 심사를 받을 수 있다.
- 해피아워 180º: 미국 동부 시간 기준으로 낮 시간대에는 밤 시간인 나라들이 평소보다 더 많은 점수를 주는 '해피아워'에 참여할 수 없었다. 이를 해결하기 위해 매주 목요일, 한국 시간 기준 10시~12시에 '해피아워' 이벤트가 열린다. 미국의 반대 나라 (180º인 나라)에서 실시하는 해피아워라 하여 '해피아워 180º'라 이름 붙여졌다. 이 시간대에는 일반 플레이어와 한국인 관리자, 길잡이(Scouts), 큰낫(Scythe), 중재자(Moderator), 멘토(Mentor) 간의 적극적인 대화를 할 수 있다. 게임을 하며 어려운 큐브를 만났을 때 관리자들에게 도움을 요청하거나, 게임 플레이에 대한 도움을 요청할 수 있으며, 여러 이벤트를 빨리 알 수도 있다.
참조
[1]
웹사이트
"About << Eyewire"
http://eyewire.org/a[...]
2014-04-17
[2]
간행물
Space–time wiring specificity supports direction selectivity in the retina
[3]
서적
Proceedings of the ACM Web Science Conference on ZZZ - Web Sci '15
[4]
웹사이트
Neural networks: Theory and Applications
http://seunglab.org/[...]
2018-01-29
[5]
웹사이트
"Retina << Eyewire"
http://eyewire.org/r[...]
2012-03-27
[6]
웹사이트
Eyewire
http://eyewire.org/
2012-03-27
[7]
웹사이트
"Challenge << Eyewire"
http://eyewire.org/c[...]
2012-03-27
[8]
웹사이트
Very small sections of neuron
http://forum.eyewire[...]
2012-03-18
[9]
웹사이트
At TED, Worldwide Telescope uses Oculus Rift to let attendees experience the universe - Next at Microsoft - Site Home - TechNet Blogs
http://blogs.technet[...]
2014-04-17
[10]
웹사이트
Yes, that's Commander Chris Hadfield wearing the Oculus Rift. (And yes, the Internet just exploded.)
http://blog.ted.com/[...]
2014-03-26
[11]
웹사이트
USA Science & Engineering Festival - The Nation's Largest Science Festival
http://www.usascienc[...]
2018-01-31
[12]
웹사이트
Science: 2013 International Science and Engineering Visualization Challenge Winners Announced
http://www.aaas.org/[...]
2014-02-05
[13]
웹사이트
Koch2014winners: Cell Press
http://www.cell.com/[...]
2014-04-17
[14]
웹사이트
Science For the People, By the People
http://discovermagaz[...]
[15]
웹사이트
Top 13 Citizen Science Projects of 2013
http://scistarter.co[...]
2014-01-01
[16]
웹사이트
BIOVISION Catalyzer
http://www.biovision[...]
2014-04-17
[17]
웹사이트
Top Citizen Science Projects of 2012 - CitizenSci
http://blogs.plos.or[...]
2012-12-31
[18]
간행물
A Videogame That Recruits Players to Map the Brain
https://www.wired.co[...]
2013-08-02
[19]
웹사이트
SpotOn NYC: Communication and the brain – A Game to Map the Brain
http://www.nature.co[...]
2013-03-14
[20]
간행물
70,000+ Have Played 'Eyewire' Game That Trains Computers to Map the Brain
https://www.forbes.c[...]
2013-08-19
[21]
간행물
Update: EyeWire
http://www.scientifi[...]
2014-06-13
[22]
뉴스
Wanna Play? Computer Gamers Help Push Frontier of Brain Research
https://www.npr.org/[...]
NPR
2013-03-05
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