Текст книги "Научное волонтерство: Делаем науку вместе"

Поддержка проектов научного волонтерства в мире – не просто пополнение ресурсной базы науки за счет привлечения бесплатной рабочей силы и инструментов сбора и обработки данных, но и способ выстраивания конструктивного диалога между наукой и обществом. Развитие гражданской науки является относительно новым форматом взаимодействия профессионального сообщества и представителей широкой публики по вопросам поиска ответов на вопросы об устройстве окружающего мира и может способствовать сокращению дистанции между наукой и обществом за счет:

● широкого вовлечения в научную работу представителей разных социальных слоев, что позволит сформировать у непрофессиональной аудитории понимание того, какие задачи решают ученые, зачем они это делают и какими средствами пользуются;

● популяризации науки как вида профессиональной деятельности за счет вовлечения разных людей, прежде всего молодых, в научные проекты, разрушения стереотипов и повышения престижа соответствующих профессий;

● развития навыков критического мышления у волонтеров вследствие работы в рамках исследовательского протокола, что позволит повысить уровень научной грамотности и культуры науки в обществе;

● развития практик участия в коллаборативных научных проектах и формирования у представителей разных социальных групп чувства сопричастности к процессу производства научного знания.

Научное волонтерство представляет собой новый формат производства научного знания, в котором наряду с профессиональными учеными участвуют добровольцы, представляющие различные социальные группы. В некотором роде оно выполняет социальную функцию интеграции науки и общества за счет развития новых практик взаимодействия академического и повседневного миров.

Итак, гражданская наука многолика и многообразна. Ее не всегда можно определить абсолютно четко, но, возможно, для решения практических задач это и не нужно. Важно задать рамку проекта так, чтобы участие в нем было интересным и полезным для волонтеров. Для ученых же он должен становиться подспорьем в решении научной задачи и позволять вести научную коммуникацию на подходящем для их целей уровне.

Глава 2
Гражданская наука: когда она появилась и кто в мире двигает ее вперед?

Можете ли вы поверить в то, что предтечами гражданской науки были китайские крестьяне, мореплаватели-космополиты и американские политики? В этой главе мы расскажем о древней, новой и новейшей истории гражданской науки, посмотрим на ее охват сегодня и узнаем о роли птиц в ее развитии. О том, какие проекты научного волонтерства в мире самые большие и успешные, рассказывает Александра Борисова-Сале, экс-президент Ассоциации коммуникаторов в сфере образования и науки (АКСОН) и соосновательница проекта «Люди науки».

Хотя термину «гражданская наука» около тридцати лет, сам феномен вовлечения неспециалистов в научную работу, конечно, гораздо старше. Еще в Древнем Китае простые жители-крестьяне отслеживали сезонные передвижения саранчи, чтобы защитить урожай от ее нападения. По сути, эти коллективные мероприятия мало чем отличаются от нынешних практик биологов-любителей или самоорганизации граждан, наблюдающих за изменением качества воздуха.

Во время британской колонизации Северной Америки переселенцы записывали информацию о погодных условиях. Такие данные и сейчас используются для оценки изменения климата за этот период времени. Среди наблюдателей были Джон Кампаниус Холм, который зафиксировал штормы в середине 1600-х годов, а также отцы-основатели Соединенных Штатов Америки Джордж Вашингтон, Томас Джефферсон и Бенджамин Франклин. Их работа базировалась на выявлении закономерностей путем накопления данных и их объединения с данными коллег и предшественников, а не на конкретных профессиональных знаниях в различных областях науки.

Тем не менее уже в XVIII веке можно выделить «научные проекты», соответствующие современному определению гражданской науки, где условный ученый формулирует задачу и привлекает к ее решению условных не ученых. Один из первых успешных астрономических проектов гражданской науки реализовал Эдмунд Галлей (многие знают названную в его честь комету, которую изучали советские межпланетные станции). Он хотел проверить свои модели Солнечной системы с помощью наблюдений солнечного затмения, которое было видно в Англии в 1715 году. Для этого он создал распределенную сеть наблюдателей по всей стране, продавая карты с прогнозируемой траекторией затмения и подробной инструкцией. В результате благодаря научным волонтерам Галлей получил около 200 наблюдений, и хотя они и различались по качеству, но с лихвой компенсировали пасмурную погоду в Оксфорде, где располагалась его обсерватория.

В XIX веке научные волонтеры послужили делу основания новой научной дисциплины – океанографии. Морские путешествия всегда были очень дорогими (и прибыльными), поэтому знания о ветрах и течениях – особенно во времена парусного судоходства – охраняли строже, чем современные патенты. Конечно, ученые в университетах не имели возможности организовывать экспедиции для системного изучения океана. В итоге данные о нем оставались фрагментированными и малодоступными, пока в середине XIX века американец Мэтью Фонтейн Мори, о котором мы уже упоминали, не обобщил стандартизированные наблюдения моряков. Он составил полную карту морских течений и ветров, что сделало мореплавание более быстрым и безопасным для всех. Классический пример взаимовыгодной ситуации в духе не только гражданской науки, но и движения за открытые данные.

Почему мы все-таки предпочитаем различать волонтерские проекты прошлого и современную гражданскую науку? На это есть социальные причины. По пути становления в качестве академической профессии и социального института наука шла с XVII века и окончательно оформилась в знакомом нам виде лишь к концу XIX века, когда возник критерий, по которому можно было отличить ученого от гражданина, обычного человека. Многие из тех, кого мы сейчас считаем отцами той или иной науки, на самом деле занимались самыми разнообразными видами деятельности. Исаак Ньютон был одновременно теологом, физиком, математиком, астрономом и философом, Леонардо да Винчи – инженером, художником и изобретателем, да и сам Чарльз Дарвин был натуралистом и путешественником.

«Мягкость» границы между наукой и обществом в те времена подтверждается и с обратной стороны – официально трудоустроенные в академии ученые совершенно не гнушались привлечением компетенций любителей. С XVIII века академии проводили открытые конкурсы, приглашая представителей общественности присылать варианты решения поставленных проблем, и присуждали призы за лучшие научные или технические находки (примерно так в Англии были изобретены точные часы). Подать заявку мог любой желающий, и это перекликается с современными концепциями открытых инноваций, когда корпорации ищут удачные технические решения вне своих стен.

С развитием демократических обществ и науки как института гражданская наука начала принимать современные формы: ученые стали привлекать граждан к решению тех задач, которые их непосредственно касались.

В течение 1950-х и 1960-х годов в США обеспокоенные граждане инициировали исследование молочных зубов на содержание следов радиоактивных элементов. В результате за 12 лет они собрали, а ученые проанализировали состав более 300 000 зубов. Такой масштаб позволил повлиять на политиков: исследование сыграло важную роль в решении подписать Договор о запрещении испытаний ядерного оружия.

Спустя пару десятков лет в Великобритании бердвотчеры (орнитологи-любители, изучающие поведение птиц, от англ. birdwatching – «наблюдение за птицами») помогли собрать информацию о том, что из-за изменения климата певчие птицы начали откладывать яйца раньше, чем обычно. Затем Британия использовала этот кейс для продвижения Киотского протокола – первого международного соглашения о сокращении выбросов парниковых газов в атмосферу, оно было заключено в 1997 году. Наблюдения граждан стали одним из способов показать, что изменение климата – это не проблема далекого будущего, а процесс, который полным ходом идет уже сейчас.

Приведенные примеры не единственные, и они в полной мере обладают чертами гражданской науки: это работа, которая без вовлечения граждан вообще не состоялась бы в масштабе, который сделал ее релевантной, а результаты – значимыми и осмысленными. Провести подобные исследования можно было только при вовлечении граждан и их активном участии, которое оказалось очень эффективным.

Фенология – это наука о сезонных явлениях природы, и именно к таким наблюдениям ученые впервые массово привлекли простых людей. Русское географическое общество в 1848 году опубликовало программу фенологических наблюдений для натуралистов-любителей, и уже через три года вышла научная работа: «Сельская летопись, составленная из наблюдений, могущих служить к определению климата России, в 1851 году». Североамериканская орнитологическая фенологическая программа стартовала в 1883 году под руководством орнитолога Уэллса Кука, который поручил гражданам наблюдения за миграцией птиц. В конце XX века собранные ими данные по-прежнему нужны: новые волонтеры оцифровывают собранные их предшественниками карточки.

Самый долгий и непрерывавшийся проект гражданской науки – работающий под эгидой Национального Одюбоновского общества (некоммерческая организация, занимающаяся орнитологией и экологией и названная в честь знаменитого натуралиста и орнитолога Джона Джеймса Одюбона) Рождественский подсчет птиц (Christmas Bird Count). Он функционирует непрерывно с 1900 года и, начавшись в США, распространился на Западное полушарие: любители ежегодно наблюдают птиц в рождественский период. В Гонконге бердвотчеры существуют с 1957 года, в Индии – несколько десятков лет. Неудивительно, что международный тематический портал гражданской науки в сфере орнитологии тоже появился раньше других – eBird функционирует с 2002 года и содержит более 70 млн наблюдений.

Конечно, популярность наблюдения за птицами связана с двумя факторами: относительной доступностью и зрелищностью, поэтому бердвотчинг как гражданская наука тесно связан с развлекательной сферой, наблюдением за птицами как направлением экотуризма. В целом это движение настолько многочисленно и заметно (в США 20 % населения считают себя хотя бы отчасти бердвотчерами), что его изучают социальные психологи. Некоторые видят в нем лишь естественное стремление человека в большом городе установить связь с природой, другие – сублимацию мужского охотничьего инстинкта. Какой бы ни была мотивация участников, если удается направить их усилия на заполнение карточек в открытых базах данных – это бесценный ресурс для науки, значение которого выходит за пределы одной лишь орнитологии. Лонгитюдные (то есть единообразно собиравшиеся в течение многих лет) данные о птицах позволяют использовать их как опосредованный индикатор состояния окружающей среды, климата, экосистемы, взаимодействия человека и природы в городской среде. Выше мы уже приводили пример того, как наблюдение за откладыванием яиц позволило проиллюстрировать актуальность изменения климата и поддержать политические решения в этой сфере. Один очень квалифицированный бердвотчер – директор Музея естественной истории Роттердама Кис Меликер – даже получил за свою внимательность Игнобелевскую премию (вручается ежегодно за научные открытия, «сначала заставившие людей смеяться, а затем задуматься», и сопутствует вручению Нобелевской премии как пародия на нее). В 1995 году он наблюдал однополую некрофилию у птиц: одна утка разбилась о большое стеклянное окно его кабинета в музее (голландцы любят сплошное остекление), а вторая после этого вступила с ней в половой акт. Обе птицы оказались самцами. В 2003 году за это открытие он получил «игнобелевку», а с 2008 года в Роттердаме с серьезной целью привлечения внимания к проблемам живого мира в условиях городской среды, очень актуальной в высокоурбанизированных Нидерландах, отмечают шуточный праздник День мертвой утки.

Российским проектам бердвотчинга и их социальному воздействию будет посвящена отдельная глава этой книги. Присоединяйтесь: в гражданской науке каждая птица – очень важная птица.

Если подумать обо всех описанных выше проектах и попробовать найти в них что-то общее, становится очевидным, что при всей их разнородности эта общность есть: во всех этих случаях граждане собирают данные заданного типа и передают их ученым. Это самый старый и интуитивно понятный способ взаимодействия с «добровольными лаборантами». Их преимущество – массовость и распределенность, то есть их много, и они позволяют ученым охватить сбором данных большие территории без необходимости отправлять в каждую точку дорогостоящую научную экспедицию. Однако собрать информацию недостаточно: данные нужно как-то передать ученому, чтобы затем он их обработал и каталогизировал. В аналоговую эру эти задачи были громоздкими сами по себе и тем самым лимитировали количество вовлеченных добровольцев. Но интернет, мобильные телефоны, автоматические базы данных и немного искусственного интеллекта решили эту проблему. Во-первых, собирать визуальные данные стало гораздо проще – достаточно сделать фото с помощью камеры мобильного телефона (на самом деле так можно записывать и звуки, и видео, но их сложнее обрабатывать и хранить). Во-вторых, такое изображение автоматически снабжается метками геолокации и датировки, что облегчает работу анализирующего и снижает вероятность ошибки. В-третьих, маркированное фото можно сразу легко загрузить через веб-приложения в общую базу данных (в крайнем случае – как только появится доступ в интернет). Наконец, нейросеть может провести первичный анализ и классификацию загруженного изображения. Именно таким образом работает самая крупная платформа анализа данных – социальная сеть наблюдений за окружающим миром iNaturalist. Она появилась в 2008 году как вспомогательный инструмент для магистерских диссертаций трех студентов Калифорнийского университета в Беркли – Натана Агрина, Джессики Клайн и Кен-Ичи Уэды, которые решили привлечь местных жителей к сбору данных. Идея оказалась настолько удачной, что в 2014 году ее поддержала Калифорнийская академия наук, а в 2017 году Национальное географическое общество (National Geographic Society). Сегодня платформа известна во всем мире: к июлю 2024 года пользователи iNaturalist внесли более 125 млн наблюдений за растениями, животными, грибами и другими организмами. Это самая большая база данных о биоразнообразии, собранная волонтерами. В течение месяца на платформе «обитает» около 250 000 активных пользователей. В последующих главах этой книги мы расскажем о том, как пользоваться этой платформой для своих проектов, а опытом в этой сфере поделится автор одной из самых крупных инициатив iNaturalist и самого большого проекта гражданской науки в России Алексей Серегин из МГУ.

iNaturalist – эталонный проект гражданской науки от А до Я. Это удобное и увлекательное приложение (вы можете использовать его просто как определитель растений), большая часть его программного обеспечения имеет открытый исходный код, а наблюдения формируют открытые базы данных. Их видят волонтеры и могут использовать для своей работы ученые по всему миру. Как и наблюдения за птицами, многолетние наблюдения флоры и фауны ценны не только для ботаники, но и для отслеживания глобальных процессов окружающей среды. А что именно наблюдать, зависит от нужд (или фантазии) ученых и возможностей волонтеров. Требуются фото самых разных растений и животных – от оленей на заднем дворе до светлячков, медуз, стрекоз или даже следов загрязнения микропластиком.

iNaturalist – флагман и лицо проектов по сбору данных, но отнюдь не их исчерпывающая база. Таких проектов великое множество, и они возникают и расцветают, исходя из исторического момента. Так, в самом начале пандемии во время наиболее жесткого первого локдауна люди могли делиться наблюдениями за окружающей средой даже при том, что им было запрещено выходить из дому. Дело в том, что экстремальная ситуация почти полной остановки автомобильного трафика и значительной части промышленности создала уникальную возможность для изучения их вклада в качество воздуха. Поэтому ученые из Миланского университета и городской санитарной службы Рима разработали приложение, которое может оценить качество воздуха на основе фото, сделанного из окна. Схожим образом в США проект Smoke Sense, организованный государственным Агентством по защите окружающей среды, ведет постоянный мониторинг задымления от лесных пожаров.

Иногда для такого рода наблюдений достаточно невооруженного глаза. Globe at Night привлекает горожан к изучению светового загрязнения: в назначенную дату нужно поискать на ночном небе определенное созвездие и сделать на портале отметку о том, насколько хорошо его видно.

Впрочем, собирать данные можно не только в виде изображений. Так, один астроном NASA запустил проект по изучению звукового загрязнения, а точнее – точек на Земле, которые остались тихими. Чтобы присоединиться к проекту Silent Earth, нужно просто открыть приложение диктофона в своем телефоне, сделать запись тишины (или того, что максимально к ней приближено) рядом с вами и загрузить в базу данных, которую потом проанализируют ученые.

Вселенная проектов гражданской науки по сбору данных столь же разнообразна, сколь и наш мир, который мы можем воспринимать с помощью пяти чувств. Вероятно, их разнообразие будет только расширяться по мере совершенствования средств записи данных разного типа и их обработки. А вот в последнем тоже могут помочь волонтеры.

В отличие от проектов по сбору данных, вовлечение граждан в их анализ – целиком и полностью продукт цифровой эпохи. Чтобы пригласить людей на подобные проекты, нужно соблюсти сразу несколько условий:

● иметь много данных;

● размещать их автоматизированным образом в хранилище, к которому можно получить доступ из разных локаций;

● иметь возможность автоматически принять и сохранить данные в обработанном волонтерами виде.

Комплексная инфраструктура для всего этого появилась только в эпоху интернета. А раз разговор идет о недавнем прошлом и даже настоящем, то первое, о чем спрашивают, столкнувшись с проектами по анализу данных, – зачем для них вообще нужны люди, ведь есть же компьютерное зрение и искусственный интеллект. Самое место для мема «ученые скрывают» или, наоборот, «ученые что-то знают». Они знают, что, выбирая между нейросетями и человеческим когнитивным аппаратом, стоит применить оба! Наилучшим образом эти два инструмента работают вместе, дополняя друг друга: волонтеры качественно размечают достаточно большой массив данных, чтобы нейросеть хорошо обучилась и потом сама смогла разметить уже на порядки большие массивы, слишком объемные даже для мощи гражданской науки.

Разбор каких массивов данных требует участия волонтеров? Это либо снимки, полученные в автоматическом режиме, а потому многочисленные, либо накопленные за многие годы записи, либо данные, собранные теми же волонтерами. Самый крупный агрегатор такого рода проектов – Zooniverse, который появился в 2007 году, на год раньше iNaturalist.

Один из первых и самых популярных астрономических проектов, который использует волонтеров для анализа сделанных машиной снимков и выявления в них паттернов и закономерностей, – Galaxy Zoo, который ведет большая группа астрономов из Европы и Америки. Волонтеры проекта рассматривают снимки, сделанные телескопами, и классифицируют далекие галактики по форме, количеству спиральных рукавов и другим характеристикам. Таким образом они уже классифицировали более 35 000 фотографий галактик, по итогам работы вышло более 60 научных публикаций. А в родственном ему проекте Radio Galaxy Zoo: LOFAR задача волонтеров – искать на снимках, сделанных в радиодиапазоне, сверхмассивные черные дыры и галактики, в которых рождаются звезды.

Ученые европейской гравитационной обсерватории LIGO пошли еще дальше и в проекте Gravity Spy просят помощи волонтеров в поисках гравитационных волн. Штука в том, что гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном и найденные меньше 10 лет назад с помощью наблюдений в гравитационных обсерваториях, никак нельзя увидеть, да и визуализировать очень сложно. Чтобы сделать массив данных «читаемым» для волонтеров, исследователи применили технику сонификации, то есть обратили данные приборов в звуки. Поэтому искать гравитационные волны приходится на слух, а особую роль в этом проекте гражданской науки его авторы отдают волонтерам с ограниченными возможностями – слабовидящим и пожилым.

Доступные для анализа снимки не ограничиваются изображениями далекого космоса. Проект Seafloor Explorer привлек волонтеров к анализу снимков морского дна, которые собрал консорциум профессиональных рыбаков, независимых исследователей, биологов и инженеров. Им удалось проанализировать 2,4 млн снимков. NASA (это вообще огромный хаб гражданской науки) ведет целый ряд проектов, базирующихся на анализе волонтерами космических снимков земной поверхности. Среди них – картирование популяций пингвинов и большой проект GLOBE Observer по наблюдению состояния облаков, водной среды, лесного покрова. А группа австралийских ученых привлекла жителей страны к анализу микрофотографий кожного покрова амфибий!

Большими массивами накопленных данных часто обладают музеи, библиотеки и архивы. Именно они становятся инициаторами проектов гражданской науки такого типа. Ведь раньше люди писали от руки, а не печатали, а почерки у всех разные. Машину крайне сложно научить их понимать, а вот обученный грамоте человек практически всегда может разобрать каракули своего ближнего, хотя бы из контекста. Смитсоновский институт – огромный комплекс музеев и исследовательских учреждений в Вашингтоне – ведет проект Smithsonian Digital Volunteers, участники которого переводят в цифровой формат письма, документы и записи ученых, чтобы сделать их доступными для большего круга читателей (в том числе онлайн) и автоматического машинного анализа. Аналогичный проект ведет Библиотека Конгресса США.

Old Weather – проект расшифровки корабельных дневников с целью изучения погоды в прошлом. Для ученых это ценные ретроспективные данные о климате, а для волонтеров – увлекательное путешествие. Некоторые дневники датируются серединой XIX века и дают представление о том, какими были далекие путешествия в домоторную эпоху. Корабельных шкиперов, которые вели эти дневники, можно считать гражданскими учеными, как это сделал Мэтью Мори, а значит, это тоже своего рода гражданская наука.