公民科学的故事

　　说到科学研究，人们往往会认为这是身居象牙塔尖的科学家们的工作。然而，越来越多的未，受过专门科学训练的普通百姓正在参与并胜任某些科学研究任务。这一趋势使得“公民科学”一词正变得热起来，它很有可能在一定程度上改变现代科学的面貌和科学传播的方式。 　　让普通百姓参与科学研究，最初是由美国伯克利加州大学的科学家发起的。他们利用志愿者的计算机来筛选无线电望远镜收集到的数据，以寻找可能存在的来自地球以外的生命发出的信号。2002年，他们发行了一个普及版软件，以便更多的科研项目能以这种方式进行。 　　2005年，美国西雅图华盛顿大学的生化学家大卫・贝克尔及其同事开始了一个新的公民科学项目，让志愿者下载一小段软件，在他们的计算机空闲时，帮助解决一个有关蛋白质折叠的著名难题。志愿者可以在屏幕上观看计算机如何牵引和转动蛋白质，以寻找更合适的结构。很快就有几千个普通百姓自愿与该项目签定了协议。 　　由于即使是一种很小的蛋白质也有几百个氨基酸，因此计算机不得不缓慢地通过几千个自由度的变化才能找到最佳的能量状态。但志愿者很快就对屏幕上慢得要命的进程感到急不可耐了。有人说。“我能找到更好的方法。”贝克尔认为这是一个出乎意料的良好契机，因为人类具有高度进化的空间操作的智力，往往能超常地找到解决问题的最佳方法。 　　2008年：在多位计算机专家的帮助下，贝克尔为该项目开创了一个网络接口，它不但能让用户帮助计算，而且把计算变成了一种网络游戏。玩家们既互相竞赛，通过累计积分达到不同的等级；又彼此合作，不断创造出新的计算方法。事实证明，顶尖级玩家折叠成的蛋白质能比计算机做得更好：他们发明的最佳计算方法已为该项目的计算系统所采用。贝克尔对此由衷感叹：“人的计算力量大得难以置信。”由于调动了人脑来解决问题，该游戏使原来仅仅利用空闲计算能力的“分担式计算”提升到了一个全新的水平：“分担式思考”。 　　 　　志愿者的回报 　　 　　1999年，美国加州大学物理学家威斯特法尔，参加了国家航空航天局的“星尘”探测项目。该项目的任务是收集彗星碎片样本并将其送回地球。当时威斯特法尔的注意力集中在空间飞行器的一个星尘收集器上。他相信，由于该收集器在长达近7年的飞行途中始终暴露在宇宙空间，应该会有大约100多个星际尘埃颗粒陷入收集器的凝胶之中。但如何找到这些颗粒却是一大挑战。 　　2006年1月，“星尘”号探测器的样本返回舱回到了地球。威斯特法尔通过自动成像显微镜获取了160万张凝胶图像。他估计，一个人仅把这些图像全部浏览一遍就得花一个世纪的时间。于是，威斯特法尔及其团队就启动了一项颇具开创性的分担式思考项目：“星尘之家”。为了提高数千名志愿者的图像识别能力，避免误将凝胶裂缝或地球尘埃当做星尘，他们还给志愿者上课进行必要的培训。虽然有的志愿者工作认真，但也有不少人做得快而马虎，以求取得较高的积分和奖励。因此，还必须给志愿者们定出工作标准，随时评估他们的技术水平；并规定必须有多少个志愿者对同一个图像得出同样的结论时，结论才是可信的。 　　一位名叫赫德森的志愿者，因一次中风而患右半身不遂，甚至电脑游戏也不太玩了，但数以百万计的凝胶显微像片却使他着了迷。他说他喜欢恒星、行星之类的东西，他把一天中的15个小时用在了该项目上，他的工作得到了回报。2010年3月，在月球和行星科学会议上，威斯特法尔宣布，是志愿者赫德森首先发现了星际尘埃――处于同一凝胶痕迹中的两个颗粒。现在由他发现的这两个颗粒的特征，已作为新一代“星尘”志愿者观察的标准。 　　 　　观鸟人的“e鸟” 　　 　　2009年5月，一对美国夫妇作了一次寻鸟探险之旅，他们在一个充满了筑巢鹈鹕、白鹭和燕鸥的不知名小岛上调查鸟类活动。随后，他们把自己发现的相关资料上传到了一个叫“e鸟”的网上资料库。该资料库专门收集来自全球各地的爱鸟人定时观察到的鸟类出没的记录。自从2002年“e鸟”创立至今，已有4800万条观测记录加入其中，仅2010年就新增了1000多万条记录。由此可见那些专注于鸟群观测的普通人作出了多么巨大的贡献。 　　当下所面临的挑战，是想方设法对“e鸟”上的数据做一些有意义的事。幸运的是，美国国家科学基金会的一台超级计算机授予“e鸟”10万小时的免费使用时间。通过使用超级计算机进行深入、集中的数据分析，生物学家就可能把每一种鸟类的分散观测记录转变为鸟类活动的全球性观测。 　　如果把这些数量巨大的鸟类观测数据，与空间探测器收集到的对地球观测信息相融合，一种与鸟类活动紧密相关的季节性现象将会被显示：什么时候，地球上的哪一块土地正在变得“绿意盎然”，哪一种或几种鸟类将从何处迁徙到此。一幅关于全球鸟类活动的栩栩如生的地图就这样呈现在世人面前。 　　 　　记录蛙鸣的司机 　　 　　澳大利亚人莱恩的职业是一名货车司机，他同时也是一名公民科学的积极参与者。他需要做的工作是，用数码录音机或手机记录下他在运输途中听到的每一次蛙鸣声，及当时所处的位置，然后把它们上传到由一位淡水生态学家管理的网站上。这位生态学家说，我们想要保护这些物种，但是我们不知道它们在哪儿，所以找到这些濒临灭绝物种的所在方位十分重要。如果没有像莱恩这样的一大群人协助我们进行有效且重要的观测，许多研究将不会实现，因为完成这些工作需要资源，需要资金，需要人力。莱恩也很高兴能够在墨尔本水域的青蛙普查项目中发挥自己的作用。他说：“非科学背景出身，在为科学作贡献时，往往感觉很好。” 　　英国一年一度的生物气候调查吸引了成百上千的志愿者积极参与。他们所做的工作看起来一点也不起眼――记录你所看到的自然事件的时间、地点。比如，何时何地一棵特别的树上落下了第一片叶子，何时何地出现了第一朵花，等等。他们每年提供的记录多达60万条，不仅被许多报道引用，而且还对联合国政府间气候变化专门委员报告的形成作出了贡献。无独有偶，2009年建立的“澳大利亚地球观察”网站，致力于理解在澳大利亚气候变化是如何影响动植物的。不论何时何地，也不论是谁，只要你愿意报告一个自然事件，进入该网站后系统会引导你顺利完成这项工作。也就是说，你不必是个专家，因为正确的训练就在网上。 　　很显然，好的公民科学的关键是有好的实验性的设想。这种设想可以使非专业人士轻而易举地加入其中。对于科学家而言，志愿者的作用是巨大的，特别是在一个大的范围内。例如，当气象学家无法独自收集一个大范围内的自然事件数据时，他们不得不寻求公众的帮助。 　　 　　令人艳羡的记录 　　 　　公民科学的参与者中有很多的业余天文爱好者。英国的汤姆・博尔斯是其中的一个突出代表。凡是晴朗的夜晚，他都要用三台天文望远镜同时观察12000个遥远的星系；在有云的夜晚，他就试图发现“在那遥远的地方”是否有超新星爆发的痕迹。十几年来，他做出了202个有价值的天文学发现，在业余天文爱好者中创下了令人艳羡的记录。他也因此被人们称为“公民科学家”。 　　其实，“公民科学家”在历史上不乏先例。1674年初秋，伦敦皇家学会收到了一封与众不同的来信。写信的是荷兰的一个布商叫安东尼・列文虎克，而信的内容听上去像是天方夜谭。列文虎克说，他通过自制的显微镜观察到了湖水中用肉眼无法看到的微小生物。这些“微生物”实在太小了，估计3000万个加在一起可能还没一颗沙子大。当时的皇家学会会员都对此持怀疑态度，因为即使是英国著名的显微镜专家罗伯特・胡克，使用当时最先进的仪器，也从未看到过如此微小的生物。1677年，列文虎克将更多有关微生物的观测资料寄给伦敦皇家学会。经过改进，胡克的显微镜最终也能够观测到微小生物了。3年后，列文虎克也成了皇家学会会员。