что такое гражданская наука
Гражданская наука
Что такое гражданская наука?
Термин пришёл к нам из англоязычных стран, это дословный перевод словосочетания citizen science — «наука, которой занимаются граждане». Так с недавнего времени называют общественное явление, когда обычные люди выполняют научную работу или участвуют в ней. Любители занимались исследованиями всегда, но таких людей было очень мало. В конце ХХ века изменился масштаб: за последние 20 лет в научных проектах приняли участие десятки миллионов непрофессионалов. Причин бурного развития этого движения несколько. Во-первых, в большинстве стран к концу ХХ века резко увеличилось количество людей с высшим образованием. Во-вторых, появились технологии, которые не просто дают доступ к информации, в том числе научной, но и помогают собирать данные самостоятельно: интернет, планшеты, смартфоны с фото- и видеокамерами. В-третьих, в мире стремительного технологического развития наука стала всем интересна и обрела небывалую популярность. В России в 2020 году открылся портал проектов гражданской науки «Люди науки». На ресурсе можно выбрать онлайн или офлайн проекты на русском языке в разных научных областях и регионах. А мы пока расскажем о гражданской науке поподробнее.
О какой научной работе идёт речь?
В широком смысле гражданской наукой называют любое участие в научной работе, как активное, так и пассивное. Например, участие в экспериментах, опросах и исследованиях в качестве испытуемого. Задачи при этом могут быть очень разными: от заполнения опросников и решения задач в томографе до сдачи крови и тестирования устройств. В этом случае человек сам не занимается научной работой, но вовлечен в неё — это называют пассивным участием.
В узком смысле гражданская наука предполагает, что участник сам занимается научной работой в том или ином виде:
Кому это приносит пользу?
Это одно из редких общественных явлений, которое полезно всем. Людям нравится заниматься наукой, даже если они не профессионалы. Учёным и научным учреждениям удаётся проводить масштабные исследования, которые без участия добровольцев были бы просто невозможны. Кроме того, эксперты подсчитали, что бесплатная работа гражданских учёных приносит огромную прибыль. Вклад волонтёров в 338 проектов 2015 года, только в области биологии, оценили в 0,7–2,5 млрд долларов (по данным журнала Biological Сonservation).
Правда, есть и минусы. Пока государства не регулируют это движение, не ясно, например, кто станет правообладателем технологии, созданной с привлечением волонтеров. Кроме того, есть вопросы к качеству таких исследований: непрофессионалы могут передавать некорректные или ложные данные, допускать ошибки в ходе эксперимента. Поэтому большинство экспертов сходятся на том, что деятельность гражданских учёных нужно регламентировать на законодательном уровне и на уровне публичной политики.
В каких научных областях больше всего проектов по гражданской науке?
Добровольцев привлекают к масштабным исследованиям почти в любой сфере науки. В странах ЕС и в США о гражданской науке чаще всего говорят, когда описывают крупные исследования, как-то связанные с изучением окружающей среды. Это проекты в области экологии, фенологии, зоологии и ботаники, орнитологии и т. д. Во всём мире добровольцев традиционно привлекают к археологии — участие в экспедиции тоже можно рассматривать как часть гражданской науки. А если речь идёт о работе испытуемым, то прежде всего волонтёры нужны тем, кто изучает организм и поведение человека: от нейробиологов до психологов.
Гражданская наука развивается во всём мире. А как обстоят дела в России?
В Западной Европе, США и Австралии развитие гражданской науки — одна из задач государственной научной политики. В этих странах проводится большинство крупных исследований, в которых добровольцы играют активную роль. Государственные и некоммерческие организации, ассоциации и объединения разных уровней (от местных до международных) открывают сайты-агрегаторы подобных проектов, помогают учёным и волонтёрам общаться, популяризируют это общественное движение, оказывают финансовую поддержку как проектам, так и добровольцам.
В России как такового движения пока нет, но добровольцы, безусловно, участвуют в экспериментах и экспедициях. Степень вовлечённости граждан в исследования очень сложно оценить — такой статистики нет. Термин «гражданская наука» у нас в стране начали активно использовать несколько лет назад.
Есть ли у гражданских учёных серьёзные достижения?
Во всех этих проектах деятельность волонтёров контролировалась. Каждое изображение независимо друг от друга оценивали несколько человек, затем тысячи работ случайным образом попадали в выборку, которую проверяли профессиональные учёные. Оказалось, что добровольцы очень хорошо справляются с заданиями: процент ошибок в таких исследованиях крайне мал.
Это лишь три из тысяч проектов, проведённых в последнее десятилетие. Если считать исследования, в которых граждане приняли пассивное участие — например, сдавали кровь или проходили опросы, — то можно сказать так: без участия добровольцев современная наука перестала бы развиваться.
Открыть звезду, не вставая со стула: что такое гражданская наука и на что она способна
Пока гики воспевают компьютерные технологии и верят в то, что искусственный интеллект превзойдет человеческий, научное сообщество всё активнее прибегает к мудрости толпы. К примеру, весной 2020 года организаторы проекта Foldit обратились за помощью к добровольцам, чтобы ускорить поиск антивирусного протеина, который защитит нас от коронавируса. Журналистка и авторка телеграм-канала «дайджест антропоцена» Ольга Дерюгина выяснила, чем обычные люди могут помочь ученым и какие открытия происходят в гражданской науке.
Лаборатория на дому
Проект Foldit — настоящий долгожитель среди инициатив, объединяющих науку и волонтерство: он существует с 2008 года на базе Вашингтонского университета. Его привлекательность, вероятно, связана не только с возможностью послужить на благо человечеству, но и с самим дизайном проекта. Благодаря игровой механике одна из самых сложных задач в сфере биологии и медицины — изучение структуры различных протеинов — оказывается сопряжена с развлечением, а не монотонным трудом. Тем не менее такая форма нисколько не умаляет заслуг волонтеров. Без их участия исследования растянулись бы на десятки, а то и сотни лет. Вариаций структуры определенного протеина существует так много, что даже машинные вычисления занимают колоссальное количество времени. В отличие от компьютеров люди используют пространственное мышление и аналитические способности, кроме того, для решения этой задачи они могут объединять свои усилия.
Что отдельно любопытно, проект Foldit появился спустя восемь лет после запуска родственного Folding@home на базе того же Вашингтонского университета. Только в Folding@home добровольцы не были напрямую вовлечены в работу над научной головоломкой, вместо этого программа использовала незадействованные мощности их компьютеров. Такой подход тоже принес свои плоды: в марте 2020 года производительность распределенной сети превысила возможности 500 суперкомпьютеров мира. Всего с момента запуска проекта исследователи смогли опубликовать порядка 225 научных статей, где фигурировали данные, обнаруженные благодаря Folding@home.
И всё же в гонке между машиной и человеком в этот раз победил коллективный разум: в 2019 году пользователям Foldit удалось создать несколько карт протеиновых структур, которые по качеству превосходили аналогичные материалы, созданные компьютером и даже экспертами.
И чем больше людей участвует в проекте, тем ближе человечество оказывается к созданию надежных лекарств против СПИДа, рака и болезни Альцгеймера.
Скриншот программы Foldit. Источник
Использование компьютерных мощностей пользователей и геймификация научных задач — пожалуй, самые распространенные подходы для вовлечения людей в гражданскую науку, но далеко не единственные. Формы участия в исследовательских проектах весьма разнообразны — от самонаблюдения до распознавания животных на снимках наружных камер наблюдения.
Читайте также
Больше всего задач для волонтеров находится в сфере биологии и экологии. Такие бесплатные мобильные приложения, как eBird, BirdLife Australia’s Birdata, The Australian Museum’s FrogID, ClimateWatch, NatureMapr и Urban Wildlife App, позволяют пользователям вносить вклад в изучение миграции птиц и животных, а также снабжать ученых данными о состоянии окружающей среды. Так, во время лесных пожаров 2019–2020 годов в Австралии местные жители помогли исследователям выяснить, насколько изменилась численность редких видов на определенных территориях и действительно ли животные едят пищу из кормушек, созданных для них людьми. А когда нашу планету накрыла пандемия COVID-19 и жители большинства городов мира перешли в режим карантина или самоизоляции, с помощью показаний добровольцев ученые смогли эффективно оценить улучшение качества воздуха даже в регионах, где отсутствовали специальные сенсоры.
Немало проектов на стыке науки и волонтерства связано и с астрономией. В рамках популярной программы Galaxy Zoo пользователи могут самостоятельно идентифицировать галактики, а проект NASA stardust@home предлагает всем желающим поучаствовать в поиске звездной пыли. При этом глубокие познания в астрономии не требуются. Присоединившись к одному из проектов, добровольцы проходят обучение и получают базовые инструкции для исследования такого рода.
Один из наиболее запоминающихся случаев произошел в 2017 году, когда американский астроном-любитель Скотт Тилли обнаружил местонахождение космического корабля NASA, пропавшего в 2005-м.
В некоторых случаях речь идет о прицельной работе с локальными сообществами. Например, британские ученые Муки Хаклай и Джером Льюис сотрудничают с группой охотников-собирателей бака, живущих в джунглях Камеруна. Антропологи обучают местных жителей пользоваться смартфонами, а затем объясняют, как с помощью специального приложения можно фиксировать случаи браконьерства и отправлять информацию в Лондонское зоологическое общество для ее последующей обработки.
Лучше сориентироваться во всем многообразии проектов в сфере гражданской науки помогут специальные платформы-агрегаторы Zooniverse, где представлено более 100 активных программ, и Citizen Science Games, где собраны проекты игрового формата, а также поисковая система Scistarter.
Возвращение к истокам
Хотя термин «гражданская наука», которым сегодня обозначается участие неспециалистов в научных исследованиях, был предложен социологом Аланом Ирвином только в середине 1990-х, само по себе явление имеет гораздо более долгую историю. Можно сказать, что оно появилось даже до формирования современных научных дисциплин. Еще в Древнем Китае местные жители отслеживали сезонные передвижения саранчи, чтобы защитить урожай от нападения насекомых. Наблюдения крестьян, по сути, мало отличаются от нынешних практик биологов-любителей.
Профессор Женевского университета Бруно Штрассер приводит еще один исторический пример: в XVIII веке научные академии часто объявляли опен-коллы, призывая граждан присоединиться к решению той или иной научной задачи. Если человек находил ответ, то его реальная сфера деятельности не имела значения, участвовать могли все.
В современной же науке существует строгое ограничение: только специалисты, получившие магистерскую или докторскую степень, могут заниматься «настоящими» исследованиями. По мнению Штрассера, гражданская наука, в особенности DIY-инициативы, помогает исправить эту ситуацию и наделить неспециалистов инструментами для участия в большой науке.
Сторонники DIY-биологии выступают за доступность научного знания и объясняют, как использовать его в прикладных целях. Спектр проектов в этой области довольно разнообразен. Платформа DIYbio.org, основанная в 2008 году, объединяет подобные инициативы по всему миру. Здесь, к примеру, есть ссылка на проект Open Insulin, посвященный созданию открытого протокола для производства инсулина в домашних условиях. Тут же можно обнаружить стартап, занимающийся производством «настоящего» веганского сыра, или лабораторию, где изучают геномику комбучи.
Может быть интересно
Британский географ Муки Хаклай отмечает, что наука постепенно начинает всё больше доверять волонтерам. Первые проекты в сфере гражданской науки были в основном сосредоточены на опыте наблюдения за природой и животными, то есть позиция добровольцев была достаточно пассивной. В последнее время стали появляться исследования, в которых неспециалисты и ученые работают бок о бок и считают друг друга коллегами.
Гражданская наука всё больше приближается к тому определению, которое в начале XX века дал ей изобретатель термина Алан Ирвин: «наука, сосредоточенная на нуждах и проблемах граждан», и «форма научного знания, полученного и задокументированного самими гражданами».
Опасения и предубеждения
В некоторых районах, по официальной версии считавшихся безопасными, на самом деле уровень радиации был критическим, и наоборот: на некоторых улицах, по которым власти не советовали передвигаться, в действительности не было угрозы для здоровья.
Если в гражданской науке и есть спорные моменты, то они скорее связаны с безопасностью данных, особенно в сфере медицины. Такие программы, как 100forParkinsons, Kinsey Reporter, The American Gut Project и PatientsLikeMe, собирают отчеты пользователей об их здоровье как для исследовательских целей, так и для составления персонализированной истории болезни пациента. Хотя они помогают врачам составить более точную картину течения серьезных или малоизученных недугов, а также повысить уровень медицинской грамотности пользователя, никто не может гарантировать, что утечка персональных данных не произойдет.
Гражданская наука и искусство
Доступность и междисциплинарная открытость гражданской науки привлекает и современных художников, с охотой перенимающих ее принципы и инструменты. Существует даже отдельное направление art & science, представители которого работают на стыке науки и искусства. Впрочем, в таких проектах зрители отнюдь не всегда вовлекаются в исследования (отчасти по очевидным этическим соображениям: не все подобные эксперименты безопасны).
Художник Томас Сарацено известен любовью к паукам. Для него паутина сама по себе является произведением искусства, поэтому Сарацено неоднократно выставлял хрупкие структуры, сотканные нечеловеческими авторами, в галереях и музеях. В экспериментальной студии художника находятся сотни паутин, которые он постоянно изучает вместе с коллегами. В 2018 году исследовательские заслуги Сарацено признало даже научное сообщество: его студии впервые удалось создать технологию трехмерного сканирования паутин, благодаря которой были обнаружены новые закономерности в архитектурных изысках членистоногих.
В инсталляции Hybrid semi-social solitary Instrument HD 74874 2019 художник и вовсе реализовал эксперимент по межвидовому сотрудничеству: он поместил в специальный террариум трех пауков разных видов, рассчитывая увидеть более сложные типы переплетений. Исследовательская интуиция художника не подвела: опыт оказался успешным — членистоногие действительно сплели совершенно новый тип паутины.
До смелого эксперимента Сарацено науке не были известны случаи такого межвидового труда.
Фрагмент одной из работ Томаса Сарацено. Источник
В отличие от Сарацено, чьи работы не предполагают интерактивности, Карстен Хёллер относится к авторам, которые стремятся вовлечь аудиторию в исследовательский процесс. Будучи ученым по первому образованию, Хёллер хорошо знает, как устроена механика экспериментов, и нередко повторяет знаменитые научные опыты в художественных проектах. Его выставка «Решение» (Decision), показанная в лондонской галерее Hayward в 2015 году, представляла собой целый ряд различных испытаний. С одним из них посетитель сталкивался уже на входе: чтобы попасть в первый зал, нужно было выбрать одну из двух дверей, за которыми лежали два абсолютно разных маршрута. Попав в экспериментальную архитектурную среду, человек начинал по-другому воспринимать пространство и себя в нем. Далее зрителю предстояло пройти еще несколько психологических тестов и поразмыслить над своими решениями. Наконец, в одной из комнат посетителю предлагалось прочувствовать, каково это — видеть мир перевернутым, таким, каким видят его новорожденные. В 1890-х похожий опыт провел американский психолог Джордж Страттон. Он обнаружил, что если в течение нескольких дней смотреть на мир вверх дном, в какой-то момент человеческий мозг способен переучиться и перевернуть картинку обратно. Благодаря подобным аттракционам Хёллер, с одной стороны, выступает популяризатором науки, с другой — наделяет обычных людей инструментами для самоизучения.
Художественный коллектив из Мексики Interspecifics в работах сочетает DIY-подход и интерес к исследованиям звука. Своими находками и наблюдениями Interspecifics охотно делятся с широкой публикой и коллегами в рамках открытых мастер-классов. Их ранние проекты построены на сонификации (перевод незвуковых сигналов в звук) растений и микроорганизмов. По мере накопления знаний художники стали экспериментировать с более сложными технологиями. К примеру, проект PHYCHIP был посвящен созданию музыкальных композиций, драматургия которых привязана к активности слизевика Physarum. В основе инструмента лежала технология компьютерного видения.
В рамках проекта Physarum Chip авторы задались еще более амбициозной целью — сконструировать гибридную компьютерную систему, управление которой полностью осуществлялось бы слизевиком Physarum polycephalum.
Будущее гражданской науки
Количество добровольцев, желающих внести свой вклад в науку, ежегодно увеличивается. По данным исследовательского центра Pew, в 2019 году каждый десятый американец принимал участие в каком-либо проекте, связанном с гражданской наукой. В США и Шотландии даже Национальные агентства по защите окружающей среды прибегают к помощи ученых-любителей в своей рутине. Из-за вынужденного домашнего заточения во время пандемии COVID-19 внимание к проектам на стыке науки и волонтерства по всему миру только возросло.
В России движение ученых-любителей пока не настолько обширно, как в США. Однако в 2020 году был сделан серьезный шаг в сторону популяризации гражданской науки: 1 октября Ассоциация коммуникаторов в сфере образования и науки (АКСОН) запустила портал «Люди науки», где размещены российские проекты для научных волонтеров.
Объявления регулярно обновляются. К примеру, сейчас там ищут желающих понаблюдать за снегопадами и льдом, рассказать о своей психологической реакции на пандемию коронавируса или принять участие в международном исследовании о генетической грамотности.
Читайте также
Самым крупным российским проектом гражданской науки на сегодняшний день считается «Флора России», в котором добровольцы фотографируют дикорастущие сосудистые растения и отмечают места их произрастания. Также из заметных российских проектов можно выделить «Пыльца Club», изначально основанный сообществом аллергиков, а позже переросший в полноценное сотрудничество с учеными.
Ученый и соорганизатор парижского Центра междисциплинарных исследований Франсуа Таддей (François Taddei) отмечает важность гражданской науки в свете борьбы с дезинформацией и фейками: по его мнению, такие инициативы повышают авторитет научного знания и учат критическому мышлению. Предположения Таддея недавно подтвердили английские исследователи: по результатам десяти разных экспериментов выяснилось, что участие в гражданской науке способствует повышению компьютерной грамотности, улучшению аналитических способностей, а также языковых (многие проекты требуют знания английского) и коммуникативных навыков.
Учитывая, что многие проекты задействуют игровую механику, гражданская наука может подстегнуть интерес к обучению и изменить представления детей о скучных и сложных предметах. К слову, некоторые специалисты с большой охотой подключают к работе школьников: юные исследователи по-другому смотрят на мир и порой способны увидеть то, чего не замечают взрослые. Например, когда австрийские ученые собирали информацию о традиционных рецептах выпечки хлеба, часть интервью они доверили детям. По итогам проекта оказалось, что ответы, полученные детьми, были более подробными и честными.
Хочется верить, что в будущем гражданская наука станет неотъемлемой частью образовательного процесса и поможет нам лучше разбираться в загадках окружающего мира.
Непрофессиональные ученые: что такое гражданская наука
Понятие гражданская наука (citizen science) не так давно появилось в англоязычных словарях. Гражданская не как противоположность военной, но как часть пары профессионал–любитель. Суть идеи в привлечении к научным исследованиям множества людей, быть может и не имеющих особых профессиональных навыков, но имеющих время и энтузиазм для участия в расширении обеъма познаний человечества — «гражданских ученых». Самым первым таким проектом был SETI@Home, организованный при университете Беркли (США), который использовал время простоя домашних компьютеров миллионов участников для поиска внеземной жизни.
Чаще всего, ученые-любители объединяются для решения какой-то научной задачи в сообщества, руководят которыми «настоящие» ученые. Проекты в рамках гражданской науки могут курировать и организовывать сами научные институты и организации. Кстати, это как раз главный признак того, что вы имеете дело не с псевдонаукой — сообществ псевдоученых в сети также хватает. К примеру, на своем сайте гражданских ученых приглашает поучаствовать в своих проектах NASA.
Сотрудничество выгодно обеим сторонам. И ученым-любителям, не имеющим степени, но желающим заниматься серьезными научными проектами. И научным институтам, которые при правильной организации процесса получают дополнительный ресурс, прежде всего с точки зрения сбора и анализа данных. При этом неверно будет называть ученых-любителей своего рода «литературными рабами от науки» не назовешь — их имена все чаще попадают в научные публикации, в их честь называют вновь открытые экзопланеты.
Однако вклад может быть разным. Сейчас к гражданской науке относят и сообщества любителей, наблюдающих за звездами в мощные телескопы и производящих сложные расчеты, и людей, которые просто устанавливают на свои мобильные специальные приложения, через которые идет сбор данных для какого-то проекта.
Статья в англоязычной Википедии содержит список примерно из 100 проектов, реализуемых в рамках гражданской науки. И это, наверняка, не полный перечень, к примеру, российских проектов там точно нет. Рассказать обо всех не представляется возможным, но посмотрим на то, в каких науках такие проекты чаще всего появляются.
Астрономия
Пожалуй, самое развитое направление в гражданской науке. Один из крупных проектов — Planethunters. Присоединившимся к нему добровольцам предлагается изучать данные, собираемые космическим телескопом «Кеплер». Его задача — искать новые планеты вне Солнечной системы. Поиск строится на наблюдении примерно за 150 тысячами звезд, прохождение перед которыми планет и пытаются увидеть. Телескоп делает это в автоматическом режиме, но многое пропускает, у человека возможностей оказывается значительно больше. Требуется небольшая подготовка, чтобы знать, что именно искать.
Еще один крупный проект — Galaxy Zoo. Это проект по классификации галактик, где добровольцы также привлекаются к анализу полученных данных. Распознавание образов — задача пока не так хорошо исполняемая компьютером, по сравнению с человеком. Создатели проекта говорят, что работа пользователей полезна не только сама по себе, но и помогает более точно настраивать компьютерные алгоритмы на такую работу.
Проект под названием Solar Stormwatch дает возможность предсказывать солнечные бури, изучая данные от двух космических аппаратов проекта STEREO. А проект Stardust — исследовать межзвездную пыль.
Другой принцип положен в проекты SkyNet и недавно анонсированный CRAYFIS. Оба они используют уже не ваши глаза и внимательность, а возможности ваших мобильных устройств — вы лишь устанавливаете на смартфон специальное приложение. В первом случае это позволяет отдавать часть мощностей устройства для анализа поступающих из космоса волн, объединяя смартфоны всех добровольцев в эдакий суперкомпьютер. Во втором случае, сам экран вашего телефона после установки приложения начинает работать как детектор космических лучей, а информация автоматически высылается организаторам проекта. Несмотря на такие технические функции, они обещают включить имена всех добровольцев в научную статью с результатами исследования.
Биология
В биологических науках также можно найти несколько проектов, к которым привлекают добровольцев.
Большую известность получил, например, проект FoldIt. Его особенность в том, что все устроено в виде научно-популярной компьютерной игры. Однако это часть исследовательского проекта, в рамках которого существует уже четыре серьезные публикации. Задача игры — свернуть оптимальным образом структуру белка. Лучшие решения анализируют ученые и делают настоящие открытия.
На игровом принципе организован и нейробиологический проект EyeWire, который помогает ученым создавать карту головного мозга человека.
Проект Genographic ставит цель исследовать мировой генофонд. Любой желающий может получить от проекта специальный набор для анализа ДНК (в мужском или женском варианте). После простых процедур вы отправляете анализ в центральную лабораторию, вам расскажут, что удалось прочитать по вашей ДНК, и в то же время вы внесете существенный вклад в развитие генетики.
Есть интересный проект и в климатологии, Old Weather. Для анализа того, как менялся климат в последние столетия, добровольцам предлагают изучать старые корабельные журналы.
Исторически привлекают добровольцев и орнитологи. «Союз охраны птиц России», к примеру, регулярно проводит мероприятия «Соловьиные вечера» и «Всемирные дни наблюдения за птицами». Это редкий случай, когда добровольцы помогают науке не сидя за компьютером, а в полях. В рамках проектов необходимо собирать разную информацию о птицах и отправлять в центральный штаб для анализа.
Физика
Любители могут помочь развитию даже такой сложной области, как квантовая физика. Например, проект Quantum Moves. Это опять же онлайн-игра, в которой по особому лабиринту проходят путь атомы, что имитирует реальные эксперименты в лаборатории.
На сайте Higgshunters можно приобщиться к другой серьезной проблеме в современной физике — поиску бозона Хиггса.
Заверим мы перечень — далеко, далеко не полный — проектом, посвященным Эйнштейну. «Dear Professor Einstein», проект университета Орегона, посвящен чтению тысяч архивных документов, оставшихся в архиве «Чрезвычайного комитета ученых-атомщиков». Этот комитет создал сам Эйнштейн в 1945 году, целью его было научить людей бояться ядерной войны.
Другие крупные международные проекты гражданской науки можно найти на сайте Zooniverse и сайте Scistarter, а также Scientific American — оригинальной версии журнала «В мире науки» — где таких проектов в области гражданской науки перечислено уже почти две сотни.