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Ali @ LSx

上一篇報告介紹我主要參與的專案”改善倫敦小學空氣品質Cleaner Air 4 Schools” – LSx與三所小學合作,訓練師生以不同的公民科學Citizen Science活動進行空氣汙染檢測/觀察,包含用Ghost Wipes特殊拭布擦拭物體表面檢驗重金屬,Diffusion Tubes擴散管採樣NO2濃度,Lichen Observation鑑定地衣種類來判斷空氣好壞等。這些公民科學活動中,我參與的工作包含最初收集資料、設計操作說明與學習單、協助進行活動、與實驗室連繫寄送樣本並取得報告、匯整數據製作圖表、比較不同學校的實驗結果,最後向學校報告成果。

為了多了解公民科學概念和案例,LSx了參加第二屆公民網路科學高峰會(Citizen Cyberscience Summit)[1]。三天的研討會LSx每天派一名人員參加,第一天由我代表,目的是了解公民科學/網路科學的發展概況和新知識,並看看有沒有空氣汙染相關或其他可能與LSx合作的機構或資源。這篇報告分為兩部分,先簡介公民科學的內涵和趨勢,然後分享研討會中的二個公民科學案例。

 

一、公民科學的內涵與趨勢

什麼是公民科學?為什麼?

簡單的說,就是參與式科學:在研究者/科學家規劃之下,讓公民/一般大眾有系統地參與科學研究案中的全部或其中一部分。這些參與所涵蓋的範圍包含最初探索問題、發展科學技術、收集與分析資料等等。

科學知識與研究生產過程,皆不應該被少數人或專家所壟斷,既然科學研究經費大多是來自公民(繳的稅),科學家和研究者理應回應公民們的期待,分享成果和經驗,並讓公民也參與研究過程[2]

公民科學是善用群眾智慧

很多資料收集或建檔,如果仰賴少數人會耗費許多時間,若有許多人參與,同時間進行觀察/資料建檔,跨越地理疆界,可以省下許多時間。公民科學強調群眾參與,並重視群眾智慧對科學的貢獻,群眾智慧可以分為三類:

1) Wisdom of the crowd; 每個人的意見都有相等份量,像是投票時每票都等值。

2) Wisdom in the crowd; 看重專家的智慧,重視某些人對某些事情的專業看法。

3) Wisdom from the crowd; 透過群眾的互動交流,產生更大的力量(一加一大於二)。

通常公民科學研究至少使用一種群眾智慧,或同時運用二種/三種群眾智慧。

 

公民在科學研究中的參與層次

群眾在公民科學研究中的角色,其「參與程度」和對研究案的影響有不同層次,依據參與層次低至高,依序分為四級。

#第一級: Crowdsourcing:  Citizens as sensors

集眾人之力:群眾作為感應器,協助收集資料

#第二級:Distributed Intelligence: Citizen as basic interpreters

分散式的智慧:群眾貢獻智慧,協助基本的資料解讀

#第三級: Participatory Science: Participation in problem definition and data collection

參與式科學:群眾參與發現問題與資料收集

#第四級: Extreme: Collaborative Science: Problem definition, data collection and analysis

極致(極端)的公民科學:專家與群眾合作一起定義問題、收集並分析資料[3]

 

公民科學的哲學

對研究團隊來說,以下三點很重要:

1.找到有趣的問題:才能夠吸引一般大眾的興趣,進一步募得志工參與研究。

2.發展成真正的研究:成功的公民科學需要妥善的研究設計、監測與評估、精準的資料成果。不應該因為大眾參與而減低研究的價值或標準。

3.尊重研究參與者:志工參與研究並有所貢獻,希望能夠看到研究成果。他們的能力和創造力常常會讓研究者驚奇。

需要跨領域的合作

公民科學的研究範圍很廣,以研討會中發表的團隊來說,專案中的成員各有所長,例如地理、溝通與通訊科技、社會工作、環境、生態、心理學、人類學等等。

近年來的趨勢,也就是此次高峰會強調的”Cyber”:就是使用手機技術、網路、雲端科技、GIS地理資訊系統、遊戲。運用遊戲可以募集許多志工參與研究,但是成功的遊戲設計通常耗費大量時間與金錢,研究者需要審慎評估。

公民科學與傳統科學的所強調的技術不同

#傳統科學:科學優先,所採用的技術著重「利於資料生產」

#公民科學:公民優先,所採用的技術強調 「簡單易學易操作」

研究設計與參與者動機

#資料生產若越多步驟越麻煩,所得到的資料回收率就越低。

#年長者有較多的閒暇時間參與研究,但是他們較不擅長操作電腦或資訊設備。

#研究設計極為重要,人們需要被鼓舞、刺激、並得到獎賞。必須給人們機會透過參與公民科學活動,產生社會互動、更深層的參與,感到愉快與被賦予權力。

#讓參與者能夠即時看到自己的貢獻,比如利用網路上傳資料後,可以即時看到他們的貢獻成果,如此可以讓志工受到肯定,鼓舞他們持續參與。

#獎賞/誘因 (incentives)不一定是物質性的,很多時候是精神層面或社會/社交層面,例如是研究成果發表時將參與者的名字列出來(即使他們只是孩童)、給志工們學習和受訓的機會、優先參與某些活動的權力等等。

#宣傳招募志工:運用媒體,電視與報紙,例如透過名人代言或宣傳,能提高研究案的知名度,吸引志工加入。

二、公民科學研究案例

研討會中有幾個主題是探討公民(網路)科學的原理、趨勢,探究民眾參與的心理,促進參與與提高資料準確度的方法等等,不過大部分仍是實際的案例分享,從中我見識到公民科學所涵蓋範圍非常廣泛,研究主題包含從自然生態到社會文化,例如動物與植物調查、非洲Bushman古代文字、英國古地名調查、地震預警、飲用水品質、海軍與氣候變遷等等。各研究使用不同的調查方式,研究地點包括各大洲,從都市到鄉村到原始部落,參與者包含男女老幼,甚至到不識字沒見過手機的原始部落族群。報告者也分享專案所遭遇的困難和成功之處,以下分享二個跟氣候變遷有關的有趣研究。

 

(一)蝸牛氣候變遷EvolutionMegaLab 

– 講者:Jonathan Silvertown, Open University

– 計畫網站:Evolution Mega Lab.org  http://evolutionmegalab.org/

– 計畫簡介Youtube 影片:http://www.youtube.com/watch?v=aZUWJMMP0F8

2009年起科學家招募群眾一起觀察並登錄蝸牛的資訊,屬於前述的第一種群眾智慧:人人意見平等。Cepaea蝸牛族群有不同的顏色,不同顏色的蝸牛數量跟地理有關:歷史資料顯示,在北邊高緯度較寒冷的地區,有深色(褐色)蝸牛數量較多,在低緯度較溫暖的地區,則是淺色(黃色)蝸牛數量較多。透過觀察蝸牛殼的顏色,統計蝸牛數量,來佐證氣候是否變遷。科學家們會將民眾登錄的資料與過去的蝸牛資料進行比對(歷史資料從1900年初起),研究假設是:如果在高緯度的地方發現的淺色蝸牛數量增加或超過預期,這可能就是氣候暖化的結果[4]

所以此研究橫跨歐洲,進行大規模資料收集和mapping。計畫透過大量宣傳,將計畫與資料收集方法翻譯成14種歐洲語言,鼓勵各地民眾參與,在網路上註冊,學習辨識蝸牛與捉蝸牛的方法,觀察後將資料轉載到網站上,當民眾回饋觀察資料到計畫網站地圖時,也可以即時得到自己所在地方圓五公里內的其他蝸牛資料。目前該網站已經收集了一萬多筆蝸牛資料。結果也發現,一般民眾與科學家收集資料的地點不同:大眾會在自己生活區域(都市)收集資料,而生物學家喜歡到野外收集資料。

如何知道使用者是否正確辨識不同的蝸牛?該計畫網站上有許多教材(14種語言)提供民眾/學校了解該計畫、認識蝸牛、判斷蝸牛殼的顏色和環帶型態,並且以線上測驗(online quiz)來評估使用者登錄資料的可信度。遺憾的是,許多使用者參與蝸牛資料收集,但懶得回答線上測驗。另一方面,有些老師僅要求學生參與線上測驗當作練習,並沒有實際觀察蝸牛回報資訊。也就是說,參與測驗的人與實際回報蝸牛資料者並非同一群人。若僅分析線上測試結果:問題有不同難易度,答題正確率從33%到95%不等。最多人答錯的問題是:辨識不同的兩種蝸牛時,大部分的人會將A蝸牛的幼蟲與B蝸牛的成蟲混淆,最後只有33%的使用者答對此題,所以後來研究者決定將這兩種蝸牛的資料刪除,不列入統計。

與會者提問:有大眾參與的公民科學比專家自己研究更省錢?答案是:NO!事實上公民科學經常更花錢。以此計畫為例,耗資非常龐大,要翻譯14國語言更是耗時費力。但是另一角度來看,公民計畫的考量不只是金錢,這些參與者除了協助收集資料,也增加對氣候變遷的認知及興趣,同時學習到科學研究方法。

(二)海軍日誌與古氣候Navy diary and Old weather 

– 講者:Simon Tokumine, Vizzuality 公司[5]

– 計畫網站: http://www.oldweather.org/

– 簡介影片:http://www.oldweather.org/why_scientists_need_you

– 研究目的:借由回顧過去的航海資料尋找氣候變遷的證據。

– 研究方式:英國強盛時期的船隻航行全世界,借由謄寫英國海軍的航海日誌,來建構1914年以來世界各地的氣候資料。該計畫仍在進行中,目前參與志工超過27,000人,共轉錄了100多萬頁的日誌,全部完成的船隻有276艘,其準確度高達97%。

– 此研究案成功的原因:有趣的研究提供志工動力+工具簡單+競賽遊戲激勵人心。每一艘船的航海日誌轉錄完成後,所有志工的名字就會呈現在該船的檔案,轉錄該船最多筆資料的志工可以得到「艦長」頭銜,依據貢獻度高低,還有各種海軍職務/頭銜。這樣的競賽激勵志工們努力參與,轉錄越多資料越有希望成為艦長。此外,線上論壇讓志工們分享彼此經驗,討論過程中遇到的問題或趣事。

志工們不僅僅將手寫航海日誌內的氣候資料上傳建檔,同時他們也閱讀到日誌裡其他部分,包含海軍的船上生活,歷史照片等等,有志工參與的動機是家族裡有人過去在海軍工作。因此投入此研究案讓他們非常感動。

這個計畫網站上提供非常豐富且吸引人的內容,容易引起志工參與的意願。比如:每艘船的老照片與基本資料,以互動式地圖呈現出每艘船的航線,並以許多生動短片 (Why science needs you) 介紹本計畫、解釋需要志工協助的理由、示範操作方法、說明科學家/歷史學家將會如何使用資料、轉錄資料時可能的疑難雜症Q&A等等。


[1] Citizen Cyberscience Summit  公民網路科學高峰會網站  http://cybersciencesummit.org。主辦單位之一UCL的Extreme Citizen Science也摘錄了部分簡報與介紹 http://uclexcites.wordpress.com/

[2] 公民Citizen的法律定義比較嚴謹/狹隘,比如要具備國籍/身分合法性或達到某個年齡。公民科學強調廣泛的大眾參與,包含不同身分或年齡,所以本文中我會以民眾或群眾people/ crowd/ public來替代公民二字。

[3] 一般公民科學的參與者需具備某些知識或簡單技能,以協助資料收集與建檔,但極致的公民科學強調所有人都可以參與,不論其背景或識字能力,且參與的程度更深更廣,包含建構研究問題與分析結果。倫敦大學University College London其下的團隊Extreme Citizen Science group,也是本次研討會的主辦單位之一,工作人員摘錄了部分簡報與介紹http://uclexcites.wordpress.com/。Extreme Citizen Science group由教授 Muki Hayley領導,更多關於Citizen Science與Extreme Citizen Science的研究可以參考他的部落格 http://povesham.wordpress.com

[4] 此計畫仍在進行中,我覺得目前網站上的蝸牛地圖似乎沒有辦法證明氣候變遷。且還有其他變因:例如天敵和棲息地破壞造成蝸牛數量改變,以及歷史資料與該計畫觀察到的蝸牛地點不盡相同。

[5]  http://vizzuality.com/ 這間公司運用創新技術進行了有許多有趣的公民科學研究。

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