Гражданската наука

Членове на доброволческия научния екип Cascades Butterfly Citizen Science в планината Саук

Гражданската наука, също известна като наука на общността, любителска наука или мониторинг на доброволци е научно изследване, проведено изцяло или частично от аматьорски (или непрофесионални) изследователи. Гражданската наука понякога се описва като „обществен мониторинг/участие в научни изследвания“, чиито резултати често са напредък за научните изследвания и подобряване на капацитета на научните общности, както и повишаване на общественото разбиране за науката. 

Според класацията на Alexa iNaturalist в момента е най-популярният уебсайт за граждански науки, последван от eBird и след това от Zooniverse съответно на второ и трето място.

Терминът гражданска наука има сложен произход, като в него са влагани различни понятия. За първи път е дефиниран независимо в средата на 90-те години от Рик Бони от САЩ и Алън Ъруин от Обединеното кралство. Британският социолог Алън Ъруин, го определя като „разработване на концепции за научно гражданство, което предхожда необходимостта от активиране на професионалната наука и процесите на научна политика за обществеността“.  Ъруин се стреми да си възвърне две измерения на връзката между гражданите и науката: 1) че науката трябва да отговаря на проблемите и потребностите на гражданите; и 2) че гражданите сами биха могли да генерират надеждни научни знания. 

Американският орнитолог Рик Бони, без да знае за работата на Ъруин, определя гражданската наука като проекти, в които не-учени, като любители на птици, доброволно дават научни данни. Това описва по-ограничена роля на гражданите в научните изследвания, отколкото концепцията на Ъруин за термина.


РЕКЛАМА:

***

Термините гражданска наука и граждански учени официално влязоха в Оксфордския английски речник (OED) през юни 2014 г. „Гражданска наука“ се определя като „научна работа, предприета от представители на широката общественост, често в сътрудничество или под ръководството на професионални учени и научни институции“. „Граждански изследовател“ се дефинира като изследовател, чиято работа се характеризира с чувство за отговорност да служи в полза на най-добрия интерес на по-широката общност“; или като „член на широката общественост, който се занимава с научна работа, често в сътрудничество или под ръководството на професионални учени и научни институции; учен любител“. Най-ранното използване на термина „граждански учен“ може да бъде намерено в списание New Scientist в статия за уфологията от октомври 1979 г.

Предлагани са и други определения за термина, например Брус Левенщайн от отдела за комуникация и S&TS на университета Корнел описва 3 възможни дефиниции:

  • Участието на не-учени в процеса на събиране на данни съгласно конкретни научни протоколи и в процеса на използване и интерпретиране на тези данни.
  • Ангажираността на не-учените, при вземането на истински решения по политически въпроси, които имат технически или научни компоненти.
  • Участието на изследователите в демократичните и политическите процеси.

Сред учените и изследователите, които са използвали други определения, са Франк фон Хипел, Стивън Шнайдер, Нийл Лейн и Джон Бекуит, алтернативната им терминология предлага още „цивилна наука“ и „цивилни учени“.

През 2016 г. книгата „Анализ на ролята на гражданската наука в съвременните изследвания“ я определя като „работа, предприета от цивилни педагози заедно с гражданските общности за развитие на науката, насърчаване на широк научен манталитет и/или насърчаване на демократична ангажираност, която позволява на обществото да се справи рационално със сложни съвременни проблеми“.

В ерата на интелигентния град гражданската наука вече използва и различни уеб-базирани инструменти (напр. WebGIS) и се превръща в Кибер гражданска наука. Някои проекти, като SETI@home, използват интернет, за да се възползват от разпределените изчислителни системи. Тези проекти обикновено са пасивни. Изчислителните задачи се изпълняват от компютри на доброволци и изискват малко участие след като веднъж бъде направена първоначалната настройка. Има разногласия относно това дали тези проекти трябва да бъдат класифицирани като гражданска наука.

Гражданската политика може да е друг резултат от граждански научни инициативи. Бетани Брукшир пише: „Ако гражданите ще живеят с предимствата или потенциалните последици от науката (както по-голямата част от тях), е изключително важно да се уверите, че те не само са добре информирани за промените и напредъкът в науката и технологиите, но че те също така са в състояние да влияят върху решенията на научната политика, които биха могли да повлияят на техния живот.“

Ползи и ограничения

Гражданското участие в научни проекти се превърна в средство за насърчаване на любознателността и по-доброто разбиране на науката, като същевременно осигурява безпрецедентна ангажираност между професионалните учени и широката общественост. В доклад за изследване, публикуван от Службата за националните паркове през 2008 г., Брет Телън и Рейчъл Тайът споменават някои опасения, докладвани по-рано в литературата, относно валидността на генерираните от доброволци данни. Те говорят за това, че някои проекти може да не са подходящи за доброволци, например когато се използват сложни изследователски методи или се изисква много (често повтаряща се) работа. А също и че ако доброволците нямат подходящо обучение по протоколи за изследвания и мониторинг, съществува риск те да въведат пристрастност в данните.

Засега въпросът за точността на данните, специално остава отворен. Джон Лоузи, който създаде проектът за гражданска наука “Изгубената калинка”, твърди, че разходната ефективност на данните от гражданската наука може да надвишава проблемите с качеството на данните, стига да се управлява правилно.
Тъй или иначе гражданската наука продължава да расте и зрее, така че се очаква в бъдеще да наблюдаваме нарастваща информираност за качеството на данните.

Изследване на набори от данни за канадските пеперуди, публикувано през 2018 г., сравнява използването на професионално подготвен набор от данни за образци на пеперуди с четиригодишни данни от програмата на гражданската наука eButterfly. Решението за използване на набора от данни eButterfly, беше взето след като се установи, че е с високо качество поради процеса на експертна проверка, използван на сайта, и съществуваше исторически набор от данни, обхващащ същата географска област, състояща се от данни от образци, голяма част от които институционални. Авторите отбелязват, че в този случай данните от гражданската наука предоставят както нова, така и допълнителна информация към вече събрани данни от образци. Пет нови вида бяха съобщени благодарение на данните на гражданската наука, а информацията за географското разпространение беше подобрена за над 80% от видовете в комбинирания набор от данни.

Етични съображения и икономически ползи

Публикувани са различни проучвания, които изследват етиката на гражданската наука, включително въпроси като интелектуалната собственост и дизайна на проектите. Асоциацията на гражданите, базирана на лабораторията по орнитология в Корнел и Европейската асоциация за гражданска наука (ECSA), базирана в Museum für Naturkunde в Берлин, имат работни групи по етика и принципи.

През септември 2015 г. ECSA публикува своите десет принципа на гражданската наука, разработени от работната група „Споделяне на най-добри практики и изграждане на капацитет“ на ECSA, ръководена от Природонаучния музей в Лондон с принос от много членове на сдружението.
Медицинската етика на интернет краудсорсинга е поставена под въпрос от Graber & Graber в Journal of Medical Ethics. По-специално те анализират ефекта от игрите и краудсорсинг проекта Foldit, заключвайки че: „игрите могат да имат възможни неблагоприятни ефекти и че те манипулират потребителя да участва“.

През март 2019 г. онлайн списанието Citizen Science: Theory and Practice стартира сборник със статии на тема Етични проблеми в гражданската наука. В тези статии се посочва, че гражданската наука може да оспори съществуващите етични норми, защото попада извън обичайните методи за гарантиране, че изследванията се провеждат етично.

Около дебатите за етиката може и да има някои спорове, но научните и особено финансовите изгоди са безспорни и доказани с редица изследвания. Например в изследователския труд „Може ли гражданската наука да подобри общественото разбиране за науката?“ от Бони, се използват различни статистически данни, отчитащи икономическата стойност на гражданската наука, анализирайки данни от 7 различни проекта, проведени за период от ок. 180 дни през 2010 г. Изследователите изчисляват, че в тях са участвали общо 100 386 цивилни, положили 129 540 часа неплатен труд. При усреднено възнаграждение в размер на 12 долара на час (основна заплата на асистент-бакалавър), общият принос възлиза на 1 544 474 щатски долара, средно по 222 068 долара на проект. Като вариациите в спестените средства при тези 7 проекта са от 22 717 до 654 130 долара.

В друго изследване, озаглавено „Глобална промяна и локални решения: Използване на нереализирания потенциал на гражданската наука за изследване на биологичното разнообразие“ от Теобалд през 2015 г., авторите изследват 388 отделни проекта, основани на биологичното разнообразие. Според тях между 1,36 милиона и 2,28 милиона души участват доброволно годишно в 388-те проучени изследвания, макар вариациите да са големи. А обхватът на приноса от доброволния труд в тези 388 проекта от страна на гражданите е между 667 милиона долара до 2,5 млрд. долара годишно.

Участието в световен мащаб в гражданската наука продължава да расте. Списъкът на първите пет граждански научни общности, съставен от Марк Кухнер и Кристен Ериксън през юли 2018 г., показва общо 3,75 милиона участници, въпреки че вероятно има значително припокриване между общностите.

Приносът за образованието

Публикувани са изследвания, които разглеждат какво може да бъде мястото на гражданската наука в образованието. Учебните помагала могат да включват различни книги, планове за дейности или уроци.

Във Втория международен наръчник по научно образование от Мюлер и Типинс (2011), се признава, че има новопоявяващ се акцент в научно образование за ангажиране на младежта в гражданската наука. Посочва се, че това помага за развиването на самите граждани и се изброяват начините, по които преподавателите ще си сътрудничат с членовете на общността за ефективно насочване на решенията, което предлага обещание за споделяне на отговорност за демократизиране на науката.

През 2014 г. е публикувано проучване, наречено „Гражданска наука и обучение през целия живот“ от Р. Едуардс в списание Study in the Education of Adults. Едуардс започва с резюме, че проектите за гражданска наука са се разширили през последните години и са я ангажирали заедно с редица професионалисти по различни начини. Но подчертава, че все пак има малко проучвания в областта на образованието на подобни проекти досега. Той посочва, че има ограничено проучване за образователните квалификации на хората, допринесли за гражданската наука. Едуардс обяснява, че участниците в нея се наричат доброволци, граждани или аматьори, добавяйки че статията ще изследва същността и значението на тези различни характеристики и също така предлага възможности за по-нататъшни изследвания.

В списание Microbiology and Biology Education е публикувано проучване от Шах и Мартинес (2015), наречено „Текущи подходи при внедряването на гражданската наука в класната стая“. Те започват, дефинирайки в резюмето, че тя е партньорство между неопитни аматьори и обучени експерти. Авторите подчертават и че с последните проучвания, показващи отслабване на научната компетентност на американските студенти, включването на граждански научни инициативи в учебната програма осигурява средство за справяне с недостатъците. Те твърдят, че комбинирането на традиционни и иновативни методи може да помогне за осигуряването на практически опит в науката. Резюмето завършва така: „Гражданската наука може да се използва, за да се изтъкне познаването и използването на систематични подходи за решаване на проблеми, засягащи общността“.

Модерна техника и приложения

По-новите технологии увеличиха значително възможностите на гражданската наука. Участниците в нея могат да изграждат и използват свои собствени инструменти за събиране на данни за собствени експерименти или като част от по-голям проект. Примерите включват любителско радио, аматьорска астрономия, Шест сигма проекти и производителни дейности. 

Ученият Джошуа Пиърс се застъпва за създаването на научно оборудване, базирано на хардуер с отворен код, както граждански учени, така и за професионални учени, което може да бъде възпроизведено чрез цифрови техники като 3D принтиране. Многобройни проучвания показват, че този подход радикално намалява разходите за научно оборудване. Примерите за този подход включват тестване на вода, нитрати и други тестове за околната среда, обща биология и оптика. Групи като Public Lab, общност където гражданските доброволци могат да се научат как да разследват екологични проблеми, използвайки евтини техники за „направи си сам“, въплъщават този подход.

Видеотехнологиите също се използват често в научните изследвания. Гражданският научен център в крилото на Природоизследователския център към Музея на природните науки в Северна Каролина има изложения за това как да се включите в научните изследвания и да станете граждански изследовател. Например, посетителите могат да наблюдават хранилки за птици в тяхното съоръжение Prairie Ridge Ecostation чрез видео емисия на живо и да записват кои видове виждат.

Интернет разбира се е истинска благодат за гражданската наука, особено когато се прилага игровизация. Един от първите базирани на интернет експерименти с граждански научни изследвания беше Clickworkers на НАСА, който позволи на широката общественост да подпомогне класификацията на изображенията, като значително намали времето за анализ на големи масиви от данни. Друг беше Citizen Science Toolbox, стартиран през 2003 г., на австралийския изследователски център за крайбрежно сътрудничество. 

Mozak е игра, в която играчите създават 3D реконструкции от изображения на действителни човешки и миши неврони, като спомагат за по-доброто изучаване и разбиране на мозъка. Една от най-големите научни игри е Eyewire, пъзел за картографиране на мозъци, разработен в Масачузетския технологичен институт, която в момента има над 200 000 играчи. Друг пример е Quantum Moves, игра, разработена от Center for Driven Community Research към университета в Орхус, която използва усилията на онлайн общността за решаване на проблемите на квантовата физика. След това решенията, намерени от играчите, могат да бъдат използвани в лабораторията за захранване на изчислителни алгоритми, използвани при изграждането на мащабируем квантов компютър.

Интернет също така даде възможност на гражданските изследователи да събират данни, които да бъдат анализирани от професионални учени. Гражданските научни мрежи често участват в наблюдението на циклични природни събития (фенология), като ефекти от глобалното затопляне върху растителния и животинския свят в различни географски райони и в програмите за мониторинг за управление на природните ресурси. На BugGuide.Net, онлайн общност от натуралисти, които споделят наблюдения на членестоноги, аматьори и професионални изследователи, допринасят за анализа. До октомври 2014 г. BugGuide има над 808 718 изображения, изпратени от повече от 27 846 сътрудници.

Още от 1975 г., за да подобри засичането на земетресения и да събере полезна информация, Европейският средиземноморски сеизмологичен център наблюдава посещенията на очевидци на земетресения на своя уебсайт, като разчита на Facebook и Twitter. Съвсем наскоро те разработиха мобилното приложение LastQuake, което уведомява потребителите за земетресения, случващи се по целия свят, алармира хората при земетресения в близост до тях, както и събира показанията на очевидци на земетресения, за да прецени усещането за разклащане на земята и възможните щети.

Разработени са и най-различни приложения за смартфони за наблюдение на птици, морски обитатели и всякакви други диви животни.

Приложението за андроид Sapelli пък е мобилна платформа за събиране и споделяне на данни, проектирана с особен фокус върху необразовани и неграмотни потребители.  Приложението SPOTTERON създава синергични ефекти за проекти, като споделя общ набор от функции.

Също и най-различни приложения и ресурси за компютърни науки и научни проекти за краудсорсинг относно COVID-19 могат да бъдат намерени в интернет и т.н.

Въобще нужди и практическо прилагане на гражданската наука могат да се намерят реално във всякакви области и нейното развитие определено има голямо бъдеще.

Тази статия е част от брой за научна комуникация. Вижте броя (безплатно в PDF) от ТУК>>

„Този брой се реализира с подкрепата на проекта K-TRIO 5 (Европейска Нощ на учените 2021 г.)“


Европейска нощ на учените 2022 г.: