Citizen science: subukan mo ito sa bahay

Noong Nobyembre 2015, maraming daang tao ang nagtipon para sa isang pagpupulong sa Ben Avon, isang kapitbahayan na nasa paligid ng 2, 000 katao na nasa tabi ng Ohio River hilagang-kanluran ng Pittsburgh. Tulad ng mga nakaraang asamblea ng ganitong uri, ang mga residente ay dumating upang malaman ang pinakabagong tungkol sa isang hindi karapat-dapat na kapitbahay.

Ang kapitbahay na iyon ay ang Shenango Coke Works, isang planta ng pagproseso ng karbon na nakagugulo sa isang dulo ng isang isla nang direkta sa tapat ng Ben Avon. Matagal nang pinaghihinalaan ng mga residente ang mga paglabas ng halaman ay regular na dumudumi sa hangin sa isang antas na nakatira doon ay isang peligro. Sinisi nila ang masamang hangin sa hika, pagduduwal, pananakit ng ulo, at maraming iba pang mga sakit na pinaghirapan nila at ng kanilang pamilya. Ngunit sa nakaraan, nagkulang sila ng tiyak na ebidensya, sa labas ng kanilang sariling mga karanasan.

Kaya, natagpuan nila ang ilan.

Hindi nagtagal matapos ang pagpupulong, kasama ang isang kinatawan mula sa US Environmental Protection Agency na nakaupo sa harap na hilera, si Carnegie Mellon University scientist na si Randy Sargent ay tumayo at nagsimulang muling makaramdam ng mga video na may haba mula sa mga camera na nais niyang tulungan ang point sa kapitbahayan patungo sa Shenango . Ang pagkuha ng mga frame tuwing 5 segundo, 24 na oras sa isang araw, mas madaling gawin ng mga camera ang sinubukan na gawin ng komunidad sa mga nakaraang taon: panoorin ang usok.

Ang pagkakaiba-iba ng mga nakakalason na ulap mula sa lamang singaw ay nakakalito na negosyo, kaya ang komunidad ay bumaling sa Sargent, na gumagana sa CREATE Lab ng CMU (Community Robotics, Education, and Technology Empowerment). Siya at kasamahan ng Yen-Chia Hsu ay bumuo ng isang algorithm ng pangitain sa computer upang pumili ng masamang uri ng usok sa bawat larawan.

Ang pinagsama-sama mula sa daan-daang mga frame, ang nagresultang video ay nagpakita ng isang naka-loop na gulong ng itim, kayumanggi, asul, at orange na ulap mula sa isang buwan. Ipares sa pederal, lokal, at data sensor ng komunidad na natipon mula sa kaukulang mga araw, ang mga hinala ni Ben Avon sa wakas ay tila nakahanap ng ilang mga paa: Si Shenango ay nagpakawala ng permit-busting na halaga ng mga nakakalason na sangkap sa hangin ng lima mula sa bawat pitong araw.

Ang Shenango Channel

Pagkalipas ng isang buwan, inihayag ng DTE Energy na isasara nito ang pasilidad ng Shenango, na binabanggit ang isang mahina na merkado ng bakal at kakulangan ng mga customer. Sa pamamagitan ng Enero, ang halaman ay inihurnong huling batch ng karbon at ngayon ay natapos para sa demolisyon.

"Sinabi nila na ito ay mga isyu sa ekonomiya, ngunit iniisip ko kung nagbago ang timeline dahil sa presyon mula sa komunidad, " sabi ni Bea Dias, director ng proyekto para sa CREATE Lab. "Ang algorithm ay isang tool na binigyan ang kanilang mga tinig ng higit na timbang, isang dagdag na binti upang makagawa ng isang kaso. Ngunit ang tech ay hindi sana nagtrabaho kung wala itong aktibong komunidad na gamitin ito, ang mga tao ay ilagay ito sa harap ng palaging nagpapasya. "

Ang grupo ng Dias ay sisingilin sa pakikipag-ugnay nang direkta sa mga komunidad upang mabigyan sila ng hardware, software, at iba pang mga solusyon upang matugunan ang kanilang mga alalahanin. Ang algorithm ng pangitain sa computer ay naging isang partikular na malakas na pagsasakatuparan ng utos na iyon. Ngunit isa lamang itong halimbawa sa isang larangan na nakaranas ng napakagandang paglaki sa mga nakaraang taon: mga tool na high-tech para sa agham ng mamamayan.

All-Access Pass

Kahit na wala kang isang pabrika na nagpapalabas ng masamang hangin sa iyong likuran, baka gusto mo pa ring makisali sa ilang uri ng agham ng mamamayan - na isinasagawa ng pananaliksik na masigasig ng mga amateurs, nag-iisa o kasama ang mga propesyonal na siyentipiko. Sa kabutihang-palad para sa iyo, mayroong isang bagay para sa lahat.

Nais bang makatulong na pumili ng mga terabytes ng data ng teleskopyo ng espasyo upang makahanap ng mga exoplanet at quasars? Tumungo sa Zooniverse. Marahil ay nasa isip mo ang isang proyekto sa laboratoryo, ngunit hindi mo kayang bayaran ang kagamitan. Walang problema; i-print ang mga bahagi mula sa isang blueprint sa Open-source Lab ng Appropedia.

Paano ang tungkol sa ilang DIY biology? Ang mga lokal na biospaces, tulad ng BioCurious sa Santa Clara, California, o Baltimore Underground Science Space sa Maryland, ay maaaring magpayo at tumulong sa mga proyekto mula sa pagkuha ng DNA hanggang sa pag-print ng mga kultura ng cell.

Ang pakikihalubilo sa mga proyekto at data ng maraming tao ay dalawa sa mga pangunahing hanapbuhay ng agham ng mamamayan, at isang pangunahing pampasigla para sa ito ay pagpapalakas.

"Ang pinakabagong panahon ng pederal na deregulasyon na ito ay nagliliwanag ng isang pansin ng mga kakulangan at kawalan ng pangangasiwa, at kapag hindi tayo maaaring umasa sa interbensyon ng gobyerno, dapat tayong umasa sa ating sarili, " sabi ni Gretchen Gehrke, data at adbokasiya ng pagtataguyod sa Public Lab. Ngunit ang pag-access sa mga kinakailangang tool upang gawin ang gawaing iyon ay maaaring maging isang hamon, idinagdag niya.

"Ang pag-access" ay madalas na isinasalin sa "paggawa ng mga bagay na mas mura." Salamat sa patuloy na gastos ng mga sensor at microcontroller, ang pag-access sa data ng satellite at ang pagpayag ng iba na magbahagi ng mga teknikal na kadalubhasaan, sopistikadong mga tool na magagamit lamang sa mga mananaliksik ng institusyonal na ngayon ay nasa kamay ng sinumang nais nila.

(Larawan: Andrew Thaler)

Isaalang-alang ang mga disenyo ng disenyo ng spectrometer na Raspberry Pi-naka-host sa mga pahina ng komunidad ng Public Lab. Ang mga spectrometer ay ginagamit upang matukoy ang impormasyon tungkol sa isang bagay o sangkap sa pamamagitan ng pagsusuri ng mga ilaw na katangian nito. Ang isang komersyal na bersyon ng handheld ay tumatakbo ng tungkol sa $ 1, 500; isang napakalaking lab workhorse ay limang beses na. O sa isang maliit na patnubay, maaari kang bumuo ng isa para sa iyong sarili para sa mga $ 70.

Ang isa pang mamamayan-siyentipikong payunir ay si Andrew Thaler (nakalarawan sa ibaba), isang mananaliksik ng malalim na dagat at tagapayo sa ekolohiya ng dagat na nagsimula sa Oceanography para sa Lahat dahil sa mga hadlang upang ma-access. Ang nakasaad na layunin ng samahan: "Pagpapalakas ng mga mananaliksik, tagapagturo, at mga siyentipiko ng mamamayan sa pamamagitan ng mababang gastos, open-source hardware."

Ang pangunahing tool na nagtrabaho sa Thaler ay isang CTD, na ginamit sa oceanography upang masukat ang conductivity (pagkaasinan), temperatura, at presyon. Ito ay isang mahalagang tool para sa pag-aaral at pag-unawa sa isang kapaligiran sa tubig - ngunit kung nais mo ang isa, maghanda na kumuha ng higit sa $ 6, 000 nang kaunti, hanggang sa sampu-sampung libo.

(Larawan: Andrew Thaler)

Sa maraming pasensya at pakikipagtulungan sa mga kaibigan at kasamahan, binuo ng Thaler ang isang CDT sa halagang $ 300. Ang pinakamahal na sangkap ay ang sensor mismo, na tumatakbo halos $ 200. Ngunit nasubok sa tabi ng isang aparato na nagkakahalaga ng 200 beses nang higit pa, ibinalik ng CTD ng Ther's ang data sa loob ng isang 2 porsyento na margin ng error ng mas mahal na yunit.

"Mayroong isang kinakailangang kaugnay na pangangailangan upang ipaalala sa mga siyentipiko na sila rin ay mamamayan, " sabi ni Thaler. "Oo naman, maaari kang magkaroon ng access sa isang napakalaking bigyan ng pananaliksik, at maaari kang bumili ng isang $ 60, 000 komersyal na yunit. Ngunit iyon ang isang malaking hadlang para sa pagpasok para sa mga grupo ng komunidad na nais na subaybayan ang kanilang sariling mga daanan ng tubig. Kung magsisimula rin sa pagsuporta sa mga programa na gumawa ng parehong piraso ng mga kagamitan na mas mura, mas maraming science ang magagawa. "

Ang pag-access sa mga tool sa pagsubaybay at robotics ay nakatulong ng hindi bababa sa isang komunidad ng dagat na nakamit ang isang pangunahing layunin. Sa Mexico, maraming mga nayon ng pangingisda ang ginamit ang Open ROV, ang parehong bukas na mapagkukunan na platform ng robotics na ginagamit ng Thaler sa kanyang mga programa sa pagsasanay, upang magsagawa ng mga pagsisiyasat ng mga pagsasama-sama ng Nassau grawer. Ang grouper ay isang pangunahing isda ng bahura pati na rin isang mahalagang komersyal na species, at ang pamayanan ay nagtatag ng isang lugar na protektado ng dagat upang protektahan ito mula sa pagkaputok ng mga poachers.

(Larawan: Michelle Z. Donahue)

Nahuhulaan ang mga Suliranin

Sa Pittsburgh, ang CREATE Lab ay hindi huminto sa Shenango. Ang isa pang prong ng misyon nito ay upang matulungan ang mga komunidad na makabuo ng kaalaman at mga tool na nakukuha nila sa pamamagitan ng pakikipagtulungan sa mga siyentipiko ng CMU. At ang Pittsburgh na kung ano ito, pa rin sa mahigpit na pagkakahawak ng mga pamana sa edad na bakal, si Shenango ay hindi lamang ang gumagawa ng isang mabaho.

Ipasok ang Smell Pittsburgh, isang app na lumabas sa Shenango ng CREATE Lab. Pa rin sa ilalim ng pag-unlad at naisip bilang isang tool na sa kalaunan ay maaaring magamit sa anumang lungsod sa bansa, pinapayagan ng app ang mga residente na mai-tag ang mga nakakasakit na amoy sa kapaligiran, na naka-log sa app pati na rin ang naiulat sa lokal na kagawaran ng kalusugan. Pagkatapos ng pag-log, ipinapakita ng app ang isang mapa na nagpapakita ng anumang iba pang mga ulat ng amoy mula sa parehong araw at oras.

Si Mark Dixon, isang dokumentaryo na nakabase sa Pittsburgh at industriyang inhinyero, ay inilarawan ang app bilang isang paraan upang maikilos ang mga tao na makisali sa isang bagay na nais nilang baguhin tungkol sa kanilang kapaligiran.

"Nariyan ang 'lambak ng malaise' na nangyayari kapag nag-uulat ka ng mga problema at walang nangyari, " sinabi ni Dixon. "Ang app na ito ay nagpapabilis sa mga tao sa libis na iyon - at ang unang bagay na nakikita nila ay hindi sila nag-iisa. Dagdag pa maaari nilang makita ang saklaw ng problema."

Ang Dixon ay nagtatrabaho patungo sa pagbuo sa kakayahang magamit ng app. Ang isang proyekto ay kasangkot sa pagbuo ng isang algorithm na pinagsasama ang mga ulat ng Smell Pittsburgh at data ng National Weather Service upang subukan at mahulaan ang paparating na #Stinkburgh araw, dahil na-tag sila sa Twitter. Matapos makamit ang humigit-kumulang na 75 porsyento na rate ng tagumpay sa loob ng isang 10-araw na pagsubok, ibinahagi ni Dixon ang kanyang impormasyon sa isang pangkat ng mga lokal na geeks ng data, kabilang ang isang developer ng Smell Pittsburgh. Bilang isang resulta, ang kakayahang mas maaasahan na mahulaan ang masamang araw ng hangin ay maaaring darating sa hinaharap na mga bersyon ng app.

Ang hula ay isa ring layunin ng isang iba't ibang uri ng app, ang mosquito Habitat Mapper. Inilunsad noong Hunyo 2017 ng Institute for Global Environmental Strategies (IGES) sa pakikipagtulungan sa NASA, ang app ay naglalayong makilala at matanggal ang mapanganib na tirahan ng lamok.

Nasubukan na sa Barbuda, Peru, at Chile, ang app ay nagsasanay sa mga tao upang makilala ang mga larong ng lamok na kanilang nahanap, ig-agaw ng isang larawan, at alisin ang nakatayo na tubig, at din upang mag-log ng oras, lokasyon, petsa, at mga lokal na kondisyon sa kapaligiran sa database ng app. Sa ngayon, ang proyekto ay naipon ng halos 1, 500 puntos ng data - hindi pa sapat upang makagawa ng anumang makahulugang hula. Ngunit ang pag-asa ay sa pangmatagalang panahon, ang isang akumulasyon ng mas mahusay na data mula sa lupa sa mga lugar kung saan ang sakit na dala ng lamok ay isang malubhang isyu sa pampublikong kalusugan na makakatulong sa pinino ang mga modelo ng paghula, na kasalukuyang batay sa data ng panahon at klima na natipon ng mga satellite .

"Maraming hindi namin alam tungkol sa kung paano tumugon ang mga lamok sa microclimates, " sabi ni Rusty Low, isang nakatatandang siyentipiko sa IGES na nanguna sa pagbuo ng app. "Naghahanap kami para sa subregional, subseasonal na mga tool na maaaring magamit ng mga pampublikong manggagawa sa kalusugan at komunidad upang mas maunawaan ang kanilang panganib para sa sakit."

Sa Baltimore, ang Johns Hopkins na doktor ng mag-aaral na si Anna Scott's Weather Cubes ay maaari ring magbigay ng mga tagaplano ng lunsod nang mas maraming upang gumana pagdating sa pagpaplano para sa malusog na mga lungsod sa isang mas mainit na hinaharap. Ang mga cubes ni Scott, na naganap bilang isang paglaki ng kanyang pag-aaral sa init ng lunsod, ay nilagyan ng mga sensor na nakabase sa Arduino upang masukat ang temperatura, kahalumigmigan, ozon, nitrogen dioxide, asupre dioxide, at hydrogen sulfide. Limampung cubes ay na-deploy sa 25 mga site sa paligid ng lungsod, at umaasa si Scott na mailabas ang higit sa mga ito ngayong tag-init.

(Larawan: Anna Scott)

Inilahad ng maagang data sa pagsubaybay na ang isang mas malaking bilang ng mga maliliit na berdeng puwang, tulad ng mga bulsa na parke, ay maaaring maging mas mahusay para sa pagbaba ng mga temperatura sa buong lungsod kaysa sa maraming malalaking parke, ayon kay Kristin Baja, isang dating tagaplano ng pag-asa ng klima ng Baltimore. Ang impormasyon na iyon ay maaaring ilipat ang pang-unawa sa 16, 000 bakanteng lote ng lungsod mula sa blight hanggang sa kapaki-pakinabang.

Sa kapitbahayan ng Turner Station ng Baltimore, si Larry Bannerman ay nagho-host ng dalawa sa mga cubes ni Scott. Ang kanyang nakararami na pamayanang Aprikano-Amerikano ay nakakaranas ng pakikipaglaban sa mga lokal na polluters at pag-iingat para sa proteksyon. Sinabi niya na masaya siyang magkaroon ng karagdagang card sa kanyang kubyerta, dapat niya itong kailanganin.

"Magkakaroon kami ng isang malinaw na kristal na larawan ng kung ano ang nasa aming hangin, " aniya. "Ang kaalamang iyon sa aming bulsa ang magiging pinakamalaking pinakamalaking pag-aari kung kailangan nating gumawa ng ilang mga pagbabago."

Isang View Mula sa Space

Sa pananaw ni John Amos, ang mga nag-aambag ng mamamayan ay magiging susi sa pagharap sa isang problema na madalas na nasa kanyang isip: ang paggawa ng napakalaking halaga ng visual data ay mas magagamit.

Ang non-profit na itinatag niya, SkyTruth, ay ginamit ang pagsusuri ng imahe ng satellite upang ipakita na ang pagsabog ng langis ng Deepwater Horizon noong 2010 ay mas malaki kaysa sa mga pinahayag na pagtatantya ng publiko. Bagaman ang grupo ay patuloy na gumagamit ng mga mata ng tao upang masubaybayan ang imahe ng satellite para sa mga epekto sa kapaligiran mula sa mga spills, pagmimina sa ibabaw, at iba pang aktibidad ng pang-industriya, ang SkyTruth ay kasalukuyang nagtatrabaho sa pagdaragdag ng artipisyal na katalinuhan, pag-aaral ng makina, at malaking data sa halo.

Ang SkyTruth Alerto ay isang mga gumagamit ng serbisyo na maaaring mag-sign up upang ma-notify ang ilang mga pagbabago sa kapaligiran sa isang partikular na lugar - sabi ng isang bagong gas drill permit, isang paglabag sa isang permit, o ang ulat ng isang kemikal na spill o natural na pagtagas ng gas. Sa simula ay binuo bilang isang tool sa loob ng bahay, ang mga alerto ay kasalukuyang nag-scrape mula sa Coast Guard at mga site-department-department sites na nag-uulat. Sa paligid ng 3, 000 katao ang kasalukuyang gumagamit ng tool na ito.

Ang ebolusyon ng serbisyo ay naglalayong isama ang higit pa at mas maraming mapagkukunan ng data at mga tool, at gumamit ng mga sistema ng pag-aaral ng AI at machine upang ihambing ang mga bagong imahe ng satellite kasama ang makasaysayang paggunita. Sa mga uri ng sanggunian na iyon, ang pagsusuri ay maaaring makakita ng mga pagbabago kahit na bago sila iniulat sa pamamagitan ng mga opisyal na channel.

Ang banal na butil ay pahintulutan ang mga gumagamit na magbahagi ng kanilang sariling mga obserbasyon at mga alerto, sa gayon ay lumilikha ng isang hanay ng mga pamayanan na may ibinahaging alalahanin.

Sa katunayan, ang data na pinagmulan ng maraming tao na naambag ng mga gumagamit ng SkyTruth para sa isang hiwalay na proyekto, ang FrackFinder, ay nagresulta sa ilang mga pag-aaral na nagtulak sa Maryland na ipagbawal ang fracking noong 2017. Si Johns Hopkins na pampublikong mananaliksik sa kalusugan na si Brian Schwartz ay tiningnan ang ilang mga implikasyon sa kalusugan ng pamumuhay malapit sa mga fracking wells, kasama na hika at napaaga rate ng kapanganakan. Kahit na iginuhit niya ang maraming mga mapagkukunan ng data para sa mga pag-aaral, walang "mga alternatibo" sa uri ng data na naiambag ng mga gumagamit ng SkyTruth, aniya.

"Nakilala namin ang mga piniling opisyal ng estado nang maraming beses at ipinakita ang aming mga natuklasan at sinagot ang lahat ng kanilang mga katanungan, " sabi ni Schwartz. "Ang ilan sa mga ito ay iniulat, sa mga kwento sa pahayagan at sa ibang lugar, na sinabi na ang mga pag-aaral sa kalusugan ng 'Johns Hopkins' sa wakas ay hikayatin silang iboto ang pagbabawal. Iyon ang aming pag-aaral."

Ang kapangyarihan ng lokal, on-the-ground na pagmamasid ng tao, na sinamahan ng mga kakayahan ng data-crunching ng cloud computing, posible na makita ang mga potensyal na problema na magbukas sa real time, ayon kay Amos.

"Hindi lamang ito tungkol sa mga bagay na naganap na, ngunit din ang mga bagay na nangyayari sa kapaligiran bago alam ang anumang bagay tungkol dito, upang malaman na may nangyayari na dapat nating pansinin, " sabi ni Amos. "Sa akin, iyon ay isang tech-driven, damo na ugat na muling pagbabagong-tatag ng kapaligiranismo."

At ang interes sa umuusbong na umuusbong na teknolohiya upang simpleng maging mausisa ay lalago lamang mula rito, dagdag ng CREATE Lab's Dias.

"Ang mga ganitong uri ng mga teknolohiya ay hindi dapat lamang sa mga lab o mas mataas na mga puwang lamang, " sabi niya. "Dapat silang ma-access sa araw-araw na tao, upang lumikha, at hindi lamang kumonsumo. At ang ideya ay kapag ang mga tao ay mas mahusay na magaling sa teknolohiya, na maaari nilang kunin ang araw-araw na bagay sa istante at mag-hack ng isang bagay na magkasama na gumagana para sa kanila."