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​智能手机和网络协作打造新一代博物学家 精选

已有 4712 次阅读 2014-6-10 16:48 |个人分类:读书笔记|系统分类:科研笔记|关键词:​,智能手机,网络协作,博物学家| 博物学家, 智能手机, 网络协作

如果说研究天体运行或者粒子对撞机之类的工作离普通人的能力太远,大多人也缺乏研究条件,那么生物学研究应该是直接与周边的环境打交道的,特别是有关生物行为和生态方面的观察,几乎不存在什么门槛,这也是目前尚存的与博物学最接近的学科了。追溯来看,那些最早的公民科学范畴的活动就是从生物观察与物候记录开始的。

那么,现在还有没有博物学家?他们究竟是什么样子的?其实,那些酷爱观察自然世界复杂性的一类人仍在我们中间,只是他们如今很难被一眼认出了,因为他们不再是携带放大镜的压花收集者,不再是背着捕蝶网和猎枪的徒步行走者。更重要的是,他们手中携带的器械只是一台智能手机了。他们大多也不将博物学作为自己的专业和职业,更多的是业余爱好者和公民科学家。

现代快速传播技术最明显的就是智能手机的崛起。智能手机,作为日益强大的数字文化最普遍代表,经常“被”认为是自然界的终极对立面。但是,现代技术作为工具,既可以挡住我们的视线,也可以让我们更接近于大自然。现代技术的发展影响到我们如何对自然世界进行观察、组织和分享信息。

我们如何充分利用这种现代化工具来继续发展这门昔日风光无限的学科呢?显然,它应该继续扩大,超出精英、孤独的博物学家范围。利用新的数字工具,降低那些没有经过专业培训人员的进入门槛。智能手机正在扩大人们参与到生物多样性科学中的机会,允许广泛的合作者们通过社交网络收集物种,协作物种发现和实时的物种与群落制图。自然史的活力将取决于利用技术进步建立广泛的合作努力,来降低与收集、分析和共享自然史知识的壁垒。公民科学的快速增长,对于增加帮助建立自然史只是的参与人数有巨大的潜力,这个合作和公众参与的思潮需要渗透自然史研究、宣传和教育。

目前这样的手机应用很多。例如,树叶快照(Leafsnap)应用,可以帮助非植物分类学家从拍摄的照片中识别树种;鸟鸣(Chirp!) 应用,可以帮助用户根据鸟鸣声来识别鸟。还有一些数字数据存储库吸收了博物学家的智力贡献,拓展了他们的知识,变成大众能利用的观察自然界的武器,如康奈尔大学鸟类学实验室创建的晨鸟(eBird),意味着今天的博物学家可以在后台分享和比较他们的观察。而且,通过让公众利用这些这些工具进行观测所建立的大数据集,可为科学实验或模型提供更多的原材料,解决由于这样或那样的原因,曾经难于全面而准确地反映地面、空气或海洋状况的窘况。一些专注于自然观察的科学家是总是存在的,他们不再需要在寒冷的冬夜徒步穿过树林,但他们可以继续沐浴在日光下呼吸。他们也可以藉由公众的帮助给一些大型鸟类佩戴智能手机,并与它们时刻保持着联系。

过去的环境监测,仅仅依靠政府提供的官方数据,其实并非明智之举。其实政府在环境监测、数据收集中是不完整的,因为受到有限的财政预算和政治动机的影响。全球数据集确实是不完整的、不稳定或不可靠的,甚至一些官方的报道阻碍了我们对许多数环境问题的理解,从人类接触有毒化学物质、全球再循环利用率和湿地损失到淡水质量、物种损失以及对气候变化的脆弱性等等问题。面对着这种严峻挑战,需要各种各样的全球环境信息,官方数据集似乎并不胜任这一任务。因此,当政府未能提供环境数据时,企业和公众可以来补充。

越来越多的数字平台扩大了对自然史信息收集、策展和交换的参与者。这些平台是一种根本性的转变,从私人记录和个人文件,向一个更具协作性的方式转变来观察和理解我们的世界。现在许多网站致力于组织公民科学项目,许多是跨学科的项目,自然史项目的数量也正在迅速增长,比如前面所提到的数码相机抓取照片的特征识别,博物馆记录在线转录、鲸鱼和蝙蝠声音的识别。这些平台将社交媒体接口与众包识别相结合。

在构建这样的网络协作中,最重要的数据来源包括两个方面:空间数据和地面数据。卫星遥感是观测地表变化的重要空间数据源,在过去十多年积累了大量的数据。但是,这些数据除了在类似土地利用规划等方面得到应用外,很少在公共政策领域使用。究其原因,主要是计算能力和规模的问题。比如,全球森林损失的计算相当于在1万台电脑上用一百万小时处理20太拉(1太拉相当于10的12次方)的像素数据,这超过了大多数国家统计机构的计算能力,也许只能通过众包的形式利用参与者们的计算资源,共同完成这个复杂的计算。从地面数据来说,公民越来越多地通过社交媒体、通过众包和开源数据库来贡献环境测量和地理信息。而配备传感器的手表、平板电脑、手机或者正在发展的更多的穿戴设备,可以让公民来监测污染物。

建造全球尺度的自然史集合网络的能力从未这么大,这种能力才刚刚开始。这些项目,加上遥感技术的普及,让观察者研究跨生态系统的大尺度现象,这在以前是难以想象的。事实上,当前的技术提供了许多巨大的机会来构建在大范围尺度中相互作用的复杂过程的统一理解。前进道路上重要的挑战是野外收集自然史信息来促进跨学科研究的智能集成。全球自然史的发展需要专业团体、博物馆、大学、非政府组织和国际机构的共同努力。需要特别关注的是协作结构的问题,以及鼓励参与和数据维护、质量控制和来源。

当然,要很好地采取这些策略,还有许多机制需要完善。比如,如何将问题分解成众包项目,如何激励大家的参与。总之,科学技术的发展,让人类远离自然,但又换了一种方式让人类来亲近自然、观测自然和研究自然。


参考资料

Tewksbury et al. 2014. Natural history's place in science and society. BioScience, 64(4): 300-310.




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