Gearbox と MMOS が AWS を利用して科学的研究をサポートするミニゲームを作成

プレイヤーは通常、休息の時間を楽しんだり、友人とつながったり、現実から逃避したりするためにビデオゲームに没頭します。しかし、ヒットゲームである Borderlands 3 のプレイヤーは、プレイを通じて現実世界の役に立つことができるようになりました。プレイヤーがゲームで楽しく遊んでいる内容は、科学者が現実の人体に関する重要な研究を行うのに役立ちます。

ゲーム内の Borderlands Science と呼ばれるゲームをプレイすると、プレイヤーはヒトの腸内細菌叢のマッピングをサポートできます。これは、ゲームデベロッパーである Gearbox Software (Gearbox)、Massively Multiplayer Online Science (MMOS)、ならびに McGill University および UC San Diego School of Medicine の the Microsetta Initiative (TMI) の研究者や科学者の間での国際的なパートナーシップの成果の賜物です。TMI は世界最大級のオープンアクセスのヒトの腸内菌叢のリファレンスデータベースであり、約 20,000 人の参加者から得た 25,000 を超える DNA 配列サンプルが含まれています。McGill University は、パズルとソリューションを通じてデータの分析を改善するバイオインフォマティクスを開発しました。TMI はそのテクノロジーを適用し、分析が完了したら、その結果を生物医学研究に使用できます。しかし、McGill University は大量のデータを整理するためにサポートを必要としていました。McGill University と MMOS は、市民科学活動をビデオゲームに採り入れることに重点を置いており、人間とコンピュータの長所を組み合わせて科学研究を推進するゲームを生み出すユニークな機会があると考えました。

「人間には素晴らしく発達したパターン認識能力があります」と MMOS の CEO 兼共同創業者である Attila Szantner 氏は述べています。「市民科学は、これらのスキルをコンピュータや機械学習 (ML) の非常に高速な計算機能と組み合わせて、多額の計算コストがかかる従来の問題に取り組むことを目指しています。この組み合わせにより、科学研究のための貴重なデータが得られ、従来のコミュニケーションツールでは到達するのが困難なコミュニティに、科学的な恩恵をもたらすユニークな機会が生まれます。市民科学は多数の参加者を必要とし、プロジェクト自体はリアルタイムで要求の厳しいゲーム環境で進められるため、当社のサービスはクラウドコンピューティングリソースに配置するのが最適でした」。

MMOS は、このビデオゲームを実現するために、Borderlands シリーズで数千万人のファンを獲得した有名なゲームデベロッパーである Gearbox と協力しました。Amazon Web Services (AWS) のさまざまなサービスを利用して、Gearbox と MMOS は Borderlands Science で協力しました。Borderlands Science では、配列アライメントを改善することを目的として、ヒトの腸内菌叢をマッピングし、ML アルゴリズムのトレーニングに利用されるデータを収集するためにプレイヤーのスキルがクラウドソーシングされます。

市民科学、つまり一般市民が科学研究の実施に参加することは新しい概念ではありませんが、インターネットの普及によりその応用が大幅に促進されました。MMOS は、市民科学とビデオゲームを組み合わせた力を活用し、それをサポートする技術ソリューションを生み出すために設立されました。「当社は 5 年前、科学的なマイクロタスクをシームレスなエクスペリエンスとして AAA ビデオゲームに統合するというアイデアを思いつきました。すなわち、ビジュアルをマッチングし、ナラティブと統合して、それを報酬システムに接続するというアイデアです」と Szantner 氏は述べています。「ゲームは、ゲーム内のクエストを完了することに意欲的なプレイヤーの大規模なコミュニティが存在するという点で独特です。当社の提案は、私たちがゲームに費やす数千万年のほんの一部を、現実の生活の問題の解決にも充てられるように変革するというものでした。この魔法を実現するには、ゲーム業界のパートナーが必要です。腸内菌叢プロジェクトでは、Gearbox の天才ゲームデザイナーは、McGill University の協力を得て、科学的問題を、プレイヤーコミュニティ向けの魅力的なミニゲームエクスペリエンスに変えました」。

Gearbox は、ゲームデベロッパーとして商業的かつ重要な成功を繰り返し収めてきました。2019 年 9 月にリリースされた Borderlands 3 は 1,000 万本超を売り上げ、2019 年のベストセラーゲームのトップ 5 に入りました。Gearbox Studio Quebec の共同スタジオ長であり、戦略的経営学の博士号も取得している Sébastien Caisse 氏が、市民科学イニシアティブを McGill University と共同で実施する可能性に思い至ったとき、決断するのは簡単なことでした。「このアイデアが私にインスピレーションを与えてくれました」と Caisse 氏は述べています。「私は科学を愛しており、科学リテラシーと人々の関与を非常に重視しています」。

Gearbox と MMOS は共同で、Borderlands 3 内のミニゲームからのデータを処理するために AWS を利用しました。これにより、プレイヤーは、単独のコンピュータプログラムよりも正確に TMI の巨大なデータベースのデータをマッピングできるようになります。「想定されるプレイヤーのアクティビティと処理するデータ量、そして、チームの規模が小さいことを考慮すると、クラウドコンピューティングで市民科学を実行する以外に選択肢はありませんでした」と Szantner 氏は述べています。

Gearbox スタックは既に完全に AWS 上にあったため、同社はこの新しいタスクにシームレスに移行できました。Gearbox の Lead Server Programmer である Jonathan Moreau 氏は次のように説明しています。「プロジェクトを開始するという最初のリクエストを受けたとき、サーバーの観点からは、当社の経験と AWS が提供してくれる質の高いサービスを利用し続けるのは当然のことでした」。 Szantner 氏は、ナノエンタープライズである MMOS も AWS を利用しているため、大手ゲームデベロッパーである複数の企業と協力して何百万ものプレイヤーにサービスを提供することができたと付け加えています。「AWS が提供するグローバルクラウドコンピューティングプラットフォームにアクセスすることで、ゲームスタジオがプレイヤーに提供するのと同じサービスレベルを実現できます。当社は AWS を利用することで、高レベルの可用性、信頼性、スケールを実現できます。当社の場合はこのように、クラウドコンピューティングの技術力がビジネス上の価値をもたらしてくれています」と Szantner 氏は述べています。

最終的に、企業がさまざまな AWS サービスに精通していたことで、Gearbox と MMOS 間のコラボレーションがよりスムーズになりました。「当社は AWS を利用しているため、Gearbox は期待できるサービスレベルを認識しています。AWS は私たちの連携方法を変えてくれました」と Moreau 氏は述べています。この共同での AWS への投資は、プロジェクトのさまざまな部分を結び付けるのに役立ちました。「それは信頼を確立するための手段です」と Moreau 氏は述べています。「このようなプロジェクトに関わるすべての関係者の間に橋を架けるには、信頼が重要な問題となります。そして AWS は間違いなくその一部となってくれました」。

Gearbox は、新機能をプラットフォームにプッシュするためのパイプラインを既に備えており、そのすべてが AWS 上にあります。これには、あらゆる規模で 1 桁ミリ秒のパフォーマンスを実現する key-value およびドキュメントデータベースである Amazon DynamoDB が含まれます。Gearbox はまた、ウェブアプリケーションとサービスのデプロイとスケーリングのための使いやすいサービスである AWS Elastic Beanstalk と併せて、自動スケーリングと管理のために Amazon Elastic Container Registry (Amazon ECR) を利用しています。オープンソースの負荷テストツールである Locust は、AWS Elastic Beanstalk 上で動作して分散負荷の生成とテストを可能にし、Gearbox が現実世界のシナリオをシミュレートするテストを作成するのに役立ちます。MMOS は、Amazon Relational Database Service (Amazon RDS) も採用しています。これにより、クラウド用に構築された MySQL および PostgreSQL 互換のリレーショナルデータベースである Amazon Aurora を利用して、クラウドでのリレーショナルデータベースの設定、運用、スケールが簡単になります。「AWS を利用し始めると、より多くの AWS サービスを利用したくなります」と Szantner 氏は述べています。「すべてのサービスについて調べ始め、各サービスが利用されるべき領域で利用されるようになります」。

研究者、科学者、プログラマーが舞台裏で働いている一方で、すべてを現実にするのは Borderlands 3 のプレイヤーです。プレイヤーは、Borderlands 3 内のアーケードマシンを通じて、Borderlands Science ミニゲームにアクセスします。このミニゲームは、昔ながらのピクセル化されたアーケードゲームを思い出させます。各腸内微生物の DNA は、4 つの異なる形と色の一連のレンガとしてコード化されています。プレイヤーはそれらの色付きの図形をつないで、科学者が各微生物間の類似性を推定するのをサポートします。誰かがパズルを解くために色付きのブロック文字列をつなぐ (または解体して再びつなぐ) たびに、別の微生物がマッピングされます。パズルを解くと、プレイヤーはメインの Borderlands 3 ゲームで使用できるゲーム内通貨を獲得します。戦利品に魅力を感じるプレイヤーもいますが、自分たちがより高次の目的にも貢献していることは誰もが認識しています。「一部のゲーマーにとって、科学的研究に貢献することの価値はそれ自体が達成であり、そのことがこれらのゲーマーのプレイ意欲をさらに駆り立てるのです」と Caisse 氏は述べています。「私はこれらの人々を本当に尊敬しています」。

USC East インフラストラクチャ、アイルランドの MMOS のインフラストラクチャ、および AWS のデータセンター間で、このゲームが常に転送する情報量 (リリース時には 1 秒あたり平均 600 件のリクエスト) に鑑みると、データを高速かつ効率的に移動する必要があります。AWS のシステムはそれを可能にします。Moreau 氏によれば、次のとおりです。「AWS のおかげで、これほどの低レイテンシーを実現できました。サービスの信頼性とデータセンター間の転送速度やレイテンシーが実際に非常に優れているであろうことはわかっていました」。 アプリケーションプログラミングインターフェイス (API) の合計応答時間は 15～50 ミリ秒です。AWS はまた、Borderlands Science を大きな問題なく立ち上げることができるようにする伸縮性も提供しました。「新しいデジタルオンラインサービスを立ち上げるとき、最初の数日間は混沌としています」と Szantner 氏は述べています。「AWS が提供してくれる伸縮性 (問題なくインフラストラクチャを 10 倍にスケールアップできます) は、立ち上げに対処するのに非常に有益でした。

立ち上げの翌日、Borderlands Science は既に、数十万人のプレイヤーが参加する以前の市民科学イニシアティブが 10 年間で収集したデータの 5～6 倍のデータを収集していました。「私がこれまで数字がこのように変化するのを見たことがありませんでした」と McGill University の Associate Professor of Computer Science である Jérôme Waldispühl 氏は述べています。「そして、この分野の誰も、これほど早く市民科学の数字が変化し、その取り組みがこれほど迅速に進められているのを見たことはなかったと思います。それは夢のようでした」。 Borderlands Science はこれまでに既に 100 万人を超えるアクティブなユーザーに利用されており、現在までに完了した研究は 500 年分の労働時間に相当します。

AWS サービスを利用することで、Gearbox と MMOS は、人体内の何兆もの微生物を首尾よくマッピングするビデオミニゲームの形式でヒューマンコンピューティングシステムを作成することができました。TMI は、生物医学研究を進めるために、このゲームの結果を利用できます。AWS は、ゲームを中断なく立ち上げるのに必要な伸縮性を提供し、Gearbox と MMOS の間の橋渡し役として機能して、ゲームと市民科学を組み合わせて現実世界の成果を実現する研究者とプレイヤーの間のユニークな協力関係を促進しました。「ビデオゲームは今日極めて複雑な芸術形式であるとともに、極めて魅力的なエンターテインメント形式です」と Szantner 氏は述べています。「ここ数年で私たちが学んだことは、このすばらしいリソースを現実生活のさまざまな問題を解決するためにどのように使用できるかを理解することが社会として不可欠であるということです」。