Zeniitti

Tähtiharrastuksen verkkolehti

Kansalaistiede – harrastajat ja yleisö tiedettä tukemassa

Veikko Mäkelä:

Harrastajille tieteen tukeminen on jo tuttua, mutta suuren yleisön ottaminen mukaan on verrattain uusi ilmiö. Kansalaistiede voidaan jakaa ainakin kolmeen päätyyppiin. Amatöörien saamisessa mukaan motivaation ylläpito on keskeisessä asemassa.

Kansalaistiede

Kansalaistiede (citizen science) on terminä tullut tunnetuksi vasta 2010-luvulla, vaikkakin ajatuksena se on paljon vanhempi. Termillä tarkoitetaan harrastajien ja rivikansalaisten ottamista mukaan tiedehankkeisiin.  Sitä voisi verrata toiseen suhteellisen tuoreeseen ilmiöön, liikemaailmasta tunnettuun joukkoistamiseen (crowdsourcing), jossa yleisö otetaan mukaan esimerkiksi tuotekehitykseen.

Asiaan omistautuneiden harrastajien osallistuminen tutkimukseen on ainakin tähtitieteen puolella ollut pitkään tuttu juttu, mutta suuren yleisön osallistaminen verrattain uusi ilmiö.

Kansalaistieteestä voidaan tunnistaa vähintään kolme eri osa-aluetta:

  • omat havainnot
  • oman tietokoneen resurssien jakaminen
  • tutkijoiden jakaman datan käsittely

Muitakin jakoja on tehtävissä, mutta keskitymme näihin kolmeen.

Harrastajien havainnot

Harrastajien tekemillä tieteellisillä havainnoilla on jo pitkät perinteet tähtitieteen ohella mm. biologiassa (linnut, hyönteiset, kasvit). Asiaan vihkiytyneillä harrastajilla on tietoa ja osaamista käyttää tutkimuksen vaatimia huolellisia metodeja. Aivan viime vuosina harrastajilla on myös ollut mahdollisuus hankkia käyttöönsä välineistöä, joka täyttää täysin tieteellisen työn vaatimukset. Näistä mainittakoon esimerkiksi CCD-kamerat. Onpa tieteestä löytynyt jopa uusi ura joillekin alaan syvemmin vihkiytyneille harrastajille.

AAVSOOmien havaintojen tekeminen voi olla jatkuvaa monitorointia, kuten muuttuvien tähtien alalla. Maailman suurin alan organisaatio AAVSO (American Association of Variable Star Observers) on tehnyt jo yli sadan vuoden työtä tieteen tukemiseksi. Tsekkiläinen TRESCA-projekti (TRansiting ExoplanetS and CAndidates) seuraa nykyisin yli 50 eksoplaneettaa ylikulkumenetelmällä.

Monitorointia yleisempi harrastajille suunnattu tiedehankkeiden muoto on erilaiset kampanjat. Komeettatutkimuksen alalla näille on perinteitä. Jo 1980-luvulla organisoitiin suuri International Halley Watch -hanke (IHW), jossa harrastajillakin oli osansa. Sittemmin 2000-luvulla on Nasa-vetoisesti järjestetty useampia havaintokampanjoita. CIOC (Coordinated Investigations Of Comets) pyrkii kokoamaan maailman laajimman kokoelman komeettahavaintodataa, niin ammattiobservatorioilta kuin harrastajiltakin.

CIOC

Monasti kampanjat ovat liittyneet komeettoihin, joille on lähetetty luotain. Viimeisimpänä näistä Rosetta-missio 67P/Churyumov-Gerasimenko-komeetalle. Toki huomiota on kiinnitetty myös muutamaan muuten kiinnostavaan komeettaan, kuten auringonhipojaan C/2012 S1 (ISON) tai Marsin lähiohittajaan C/2013 A1 (Siding Spring).

Siinä missä muuttuvien tähtien tai eksoplaneettojen havainnot vaativat fotometrian taitamista, monissa komeettaprojekteissa ollaan oltu kiinnostuneita jo komeettakuvistakin. On haluttu seurata, mitä pyrstötähdessä kulloinkin tapahtuu.

Muuttujien, eksojen ja komeettojen ohella tiedehankkeita on ollut ja on tulossa myös jättiläisplaneetoista. Mm. Nasan Juno-luotaimen tueksi ollaan järjestämässä havaintokampanjaa.

Yleisö mukaan havaintoihin

Citizen Sky - Epsilon AurigaeSuuren yleisön ottaminen havaintotyöhön on astetta haastavampaa. Havainto-ohjelmia on pakko yksinkertaistaa ja vakioida äärimmilleen, jotta tuloksista olisi tutkimuksellista hyötyä. Tähtitieteellisten havaintokampanjoiden ”äiti” oli vuosina 2009–2011 järjestetty Epsilon Aurigae -tähden pimennystä seurannut hanke.  Siinä ammattilaisten ja aktiiviharrastajien rinnalle haluttiin ottaa mukaan koululaiset ja muu yleisö ennen kaikkea herättämään näiden kiinnostus tähtitieteeseen. Kampanja käynnistyi Kansainvälisen tähtitieteen vuoden 2009 aikana ja oli näin myös osa yleisölle suunnattua teemavuotta.

Epsilon Aurigae -valokäyrä

AAVSO:n havainnot Epsilon Aurigae -kampanjasta. Värit kuvaavat kirkkauksia eri fotometrisillä suotimilla. Mustat ovat visuaalihavaintoja.

Globe at Night -etusivu

Globe at Night -sivusto

Valosaasteen kartoituksessa yleisökampanjoita on ollut useampiakin, mutta niistä tunnetuin on Globe at Night, jota järjestetään edelleen vuosittain useammassa jaksossa.

 

Tietokoneresurssit jakoon

Internet mahdollistaa lukemattomien verkkoon kytkettyjen kotitietokoneiden käytön tieteelliseen laskentaan. Koneet ovat paljon tyhjäkäynnillä ja tätä aikaa voidaan hyödyntää laskentaan. Havaintoaineisto pilkotaan sopivan pieniin paloihin ja jaetaan ne sekä niiden käsittelemiseen tarkoitetut ohjelmat yleisölle. Kotikoneiden tulokset kerätään sitten yhteen. Satojen tuhansien, jopa miljoonien, kotikoneiden verkosto muodostaa suuren rinnakkaislaskentaa suorittavan ”super”tietokoneen.

SETI@home näytönsäästäjä

SETI@home näytönsäästäjä

Yleisölle hajautetun laskennan uranuurtaja on SETI@home-projekti, joka käynnistyi jo vuonna 1999 ja on edelleen käynnissä. Projektia varten kehitetty koodi ja infrastruktuuri laajeni kolme vuotta myöhemmin 2002 BOINC-hankkeeksi (Berkeley Online Infrastructure of Network Computing). Tutkimusryhmät saattoivat hyödyntää hankkeen kehittämää ohjelmistoa ja polkaista pystyyn omia laskentaprojektejaan. Nykyään näitä on suuri määrä eri tieteenaloilta, mm. fysikaalisista tieteistä, matematiikasta, geotieteistä, biologiasta ja lääketieteestä. Esimerkkejä tähtiharrastusta sivuavista projekteista ovat Cosmology@home, Milkyway@home, Einstein@home tai climateprediction.net.

BOINCHajautettu laskenta on monessa mielessä passiivista osallistumista. Tietokone hoitaa asiat, kun käyttäjä on tehnyt tarvittavat alkuvalmistelut. Käyttäjien motivaatiota on pidetty yllä laskentatiimeillä ja käyttäjien välisen tulostehtailun kilpailulla.

Aineiston analysointia

Uusin ja nopeimmin kasvava kansalaistieteen muoto on havaintodatan tai muun tutkimusaineiston analysointi.  Se perustuu käyttäjien aktiiviseen osallistumiseen. Työ voi olla tulosten mittaamista, hahmontunnistusta, luokittelua tai vaikka käsikirjoitusten manuaalista digitointia. Monet tehtävät perustuvat siihen, että ihmissilmä ja aivot muodostavat varsin tehokkaan, jopa tietokonetta paremman, välineen hahmontunnistamiseen. Tai vähintäänkin koneellisen algoritmin luominen on sen verran hidasta ja kallista, että yleisöprojektin käynnistäminen on helpompaa.

Vaikka ihmisen hahmotuskyky on hämmästyttävä, ihmisaivot ovat myös virhealttiita väärille tunnistuksille. Tunnistusprojektien virheitä pyritäänkin karsimaan tarjoamalla sama aineisto moneen kertaan useamman käyttäjän työstettäväksi ja tilastollisin keinoin pyritään löytämään oikea tulos.  Onpa joissain projekteissa, kuten Andromeda Project -hankkeessa dataan piilotettu keinotekoista dataa, jolla yleisön tunnistuskykyä on pystytty mittaamaan.

Uranuurtaja yleisölle tarjottavien käsittelytehtävien alalla on GalaxyZoo-projekti, jossa internetin käyttäjille tarjottiin satojen tuhansien galaksien aineisto luokiteltavaksi.  GalaxyZoo aloitti jo vuonna 2007 ja tällä hetkellä siitä on menossa jo kuudes tai seitsemäs versio tai sivuprojekti.

Galaxy Zoo

Zooniverse

Kuten SETI@home-projektissakin, GalaxyZoo poikki pian Zooniverse-ohjelmistoalustan ja kehittäjäyhteisön, jonka avulla tutkijaryhmien oli mahdollista rakentaa omia tutkimusasetelmia yleisön työstettäväksi. Hyvin nopeasti Zooniverseen tuli mukaan muitakin luonnontieteitä sekä humanistisia aloja. Avaruuteen liittyvistä projekteista mainittakoon Marsia tutkiva Planet Four, eksoplaneettoja Kepler-datasta etsivä Planet Hunters tai asteroideja luokitteleva Asteroid Zoo. Kaikkiaan käynnissä olevia projekteja oli maaliskuun 2016 lopussa 46.

Tähtitieteellisiä Zooniverse-projekteja

Tähtitieteellisiä Zooniverse-projekteja

Yhteinen alusta mahdollistaa samojen käyttäjätunnusten käytön eri projekteissa ja monet osallistuvatkin useampiin hankkeisiin.  Käyttäjiä Zooniverse-yhteisössä on jo reilusti yli miljoona.

Toisin kuin BOINC-projekteissa, Zooniverse-hankkeissa usein motivointi on toteutettu kilvoitteluna itsensä kanssa tai koko yhteisönä käsittelemätöntä dataa vastaan. Hankkeissa toteutettavat tehtävät vaihtelevat, osa on aika työläitä, toiset taas helppoja. Arvatenkin jälkimmäiset ovat menestyneet paremmin. Jotkin projektit voivat olla hyvinkin addiktiivisia. Koskaan ei tiedä, onko esimerkiksi seuraavassa kuvassa jotain erikoista, jota pääsee itse ensimmäisenä todistamaan. Tämä ajaa käyttäjän jatkamaan seuraavaan kuvaan tai tietoaineistoon.

Monet projektit ovat ottaneet tehokkaasti sosiaalisen median keinot. Useissa Zooniverse-hankkeissa on mahdollista jakaa omia havaintoja ja löytöjään yhteisön kesken.

Yhteenvetoa

Kansalaistiedehankkeet ovat todistaneet, että harrastajat ja yleisö pystyvät auttamaan tutkimusta. Projekteista on syntynyt lukuisia tutkimusjulkaisuja, joihin myös amatöörit ovat saaneet nimiään näkyville. Merkittäviä tuloksiakin on saavutettu, mm. Planet Hunters -projektissa on löydetty uusia eksoplaneettoja. Myös itse kansalaistieteestä, sen menetelmistä ja ilmiöistä, on julkaistu tutkimuksia.

Hyvälle kansalaistiedeprojektille on tärkeää mielenkiintoinen tutkimusongelman esille asettelu, säännöllinen palaute yhteisölle, tutkijoiden osallistuminen keskusteluun sekä leikkimielinen kisailu tuloksista.

Linkkejä

AAVSO
CIOC –Coordinated Investogations Of Comets
Rosetta Ground-Based Campaign
TRESCA
International Halley Watch, Wikipedia
Citizen Sky
Globe at Night
SETI@home
BOINC
Zooniverse
Galaxy Zoo

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *