시민 과학 : 집에서 시도해보십시오

2015 년 11 월, 피츠버그 북서쪽 오하이오 강을 따라 약 2, 000 명이 거주하는 벤 벤 (Ben Avon)에서 수백 명이 모임에 모였습니다. 이러한 종류의 이전 집회와 마찬가지로 주민들은 환영받지 못한 이웃에 대해 최신 정보를 얻었습니다.

그 이웃은 벤 에이번 (Ben Avon) 맞은 편에있는 섬의 한 쪽 끝을 가로 지르는 석탄 가공 공장 인 Shenango Coke Works였습니다. 주민들은 오랫동안 식물의 배기 가스가 정기적으로 공기를 오염시켜 생활하는 것이 위험 할 정도로 의심했었다. 그들은 천식, 메스꺼움, 두통 및 자신과 가족이 겪은 수많은 다른 질병에 대해 나쁜 공기를 비난했습니다. 그러나 과거에는 그들 자신의 경험 외에는 확실한 증거가 없었습니다.

그래서 그들은 몇 가지를 발견했습니다.

카네기 멜론 대학 컴퓨터 과학자 랜디 사 젠트 (Randy Sargent)는 미국 환경 보호국 대표가 회의를 시작한 지 얼마되지 않아 일어 났고 카메라에서 타임 랩스 비디오를 통해 릴링을 시작했다.. 카메라는 하루 24 시간 5 초마다 프레임을 촬영하여 커뮤니티가 수년 동안 시도한 작업을보다 쉽게 ​​수행 할 수 있도록했습니다.

단순한 증기에서 유독 한 구름을 구별하는 것은 까다로운 사업이므로 커뮤니티는 CMU의 CREATE Lab (커뮤니티 로봇 공학, 교육 및 기술 강화)에서 일하는 Sargent로 전환했습니다. 그와 동료 인 Yen-Chia Hsu는 컴퓨터 비전 알고리즘을 개발하여 각 사진에서 나쁜 연기 유형을 선택했습니다.

수백 개의 프레임으로 함께 스티치 된 결과 비디오는 한 달에 걸쳐 검은 색, 갈색, 파란색 및 주황색 구름이 반복적으로 나타납니다. 벤 에이번의 해당 날짜로부터 수집 된 연방, 지역 및 지역 사회 센서 데이터와 함께 Ben Avon의 의심은 결국 약간의 발판을 찾는 것처럼 보였습니다. Shenango는 매 7 일마다 5 건의 유해 물질을 대기 중으로 방출하고있었습니다.

셰 난고 채널

한 달 후, DTE 에너지는 철강 시장의 약세와 고객 부족으로 셰 난고 시설을 폐쇄하겠다고 발표했다. 1 월에이 공장은 마지막 석탄을 소각했으며 이제 철거 될 예정입니다.

CREATE Lab의 프로젝트 디렉터 인 Bea Dias는“경제 문제라고 말했지만 커뮤니티의 압력으로 인해 타임 라인이 바뀌 었는지 궁금합니다. "알고리즘은 목소리를 더 가중시키고 사례를 만들 수있는 여분의 다리를 제공하는 도구였습니다.하지만이 기술을 사용할 커뮤니티가 없다면 사람들은이 기술을 사용하지 않았을 것입니다. 계속해서 의사 결정권자."

Dias 그룹은 커뮤니티와 직접 협력하여 하드웨어, 소프트웨어 및 기타 문제를 해결하기위한 솔루션을 제공해야합니다. 컴퓨터 비전 알고리즘은 해당 명령을 특히 강력하게 구현 한 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 이것은 최근 몇 년간 놀라운 성장을 경험 한 분야의 한 예일뿐입니다: 시민 과학을위한 첨단 도구.

올 액세스 패스

뒷마당에서 나쁜 공기를 펌핑하는 공장이 없더라도 열성적인 아마추어들이 혼자서 또는 전문 과학자들과 협력하여 수행하는 연구 인 일종의 시민 과학에 여전히 참여하고 싶을 수도 있습니다. 운 좋게도 모든 사람을위한 것이 있습니다.

테라 바이트의 우주 망원경 데이터를 통해 외계 행성과 퀘이사를 찾는 데 도움이 필요하십니까? Zooniverse로 향하십시오. 실험실 프로젝트를 염두에두고 있지만 장비를 구입할 여유가 없습니다. 문제 없어요; Appropedia의 오픈 소스 랩에서 청사진으로 부품을 인쇄하십시오.

DIY 생물학은 어떻습니까? 캘리포니아 산타 클라라의 BioCurious 또는 메릴랜드의 Baltimore Underground Science Space와 같은 지역 바이오 공간은 DNA 추출에서 인쇄 세포 배양에 이르는 다양한 프로젝트를 조언하고 지원할 수 있습니다.

프로젝트와 크라우드 소싱 데이터를 다루는 것은 시민 과학의 주요 직업 중 하나이며, 이에 대한 주요 자극은 권한 부여입니다.

"최근 연방 규제 완화의 시대는 감독 부족의 부족과 격차에 주목을 받고 있으며, 정부의 개입에 의존 할 수 없을 때는 우리 자신에 의지해야합니다."라고 Public Lab의 데이터 및 옹호 관리자 인 Gretchen Gehrke는 말했습니다. 그러나 그 작업을 수행하는 데 필요한 도구에 액세스하는 것이 어려울 수 있다고 그녀는 덧붙였다.

"액세스"는 종종 "일을 더 저렴하게 만드는"것으로 해석됩니다. 끊임없이 증가하는 센서 및 마이크로 컨트롤러, 위성 데이터에 대한 액세스 및 기술 전문 지식을 공유하려는 다른 사람들의 의지 덕분에 일단 기관 연구원 만 이용할 수있는 정교한 도구는 이제 원하는 사람이 이용할 수 있습니다.

(사진: Andrew Thaler)

Public Lab의 커뮤니티 페이지에서 호스팅하는 Raspberry Pi 기반 분광계 디자인을 고려하십시오. 분광계는 빛의 특성 분석을 통해 물체에 대한 정보를 결정하는 데 사용됩니다. 상업용 핸드 헬드 버전은 약 $ 1, 500입니다. 부피가 큰 실험실 인력은 5 배입니다. 또는 약간의 안내만으로도 약 $ 70의 비용으로 직접 만들 수 있습니다.

또 다른 시민 과학의 선구자 인 앤드류 탈러 (Andrew Thaler)는 심해 연구자이자 해양 생태 컨설턴트로서 접근 장벽으로 인해 해양학을 시작했습니다. 이 단체의 목표는 "저렴한 오픈 소스 하드웨어를 통해 연구원, 교육자 및 시민 과학자의 역량 강화"입니다.

탈러가 개발 한 주요 도구는 CTD로 해양학에서 전도도 (염도), 온도 및 압력을 측정하는 데 사용되었습니다. 수생 환경을 연구하고 이해하는 데 필수적인 도구입니다. 그러나 원하는 경우 최소 수만 달러에서 최대 6, 000 달러가 넘는 포크를 준비하십시오.

(사진: Andrew Thaler)

Thaler는 친구 및 동료와 많은 인내심과 협력으로 $ 300의 CDT를 개발했습니다. 가장 비싼 부품은 거의 200 달러에 달하는 센서 자체입니다. 그러나 Thaler의 CTD는 200 배 더 비싼 장치와 함께 테스트 한 결과 더 비싼 장치의 2 % 오차 범위 내에서 데이터를 반환했습니다.

탈러 교수는“과학자들에게도 시민이라는 사실을 상기시켜야 할 필요성이 점차 커지고있다. "물론, 대규모 연구 보조금을받을 수 있고 60, 000 달러의 상업 시설을 구입할 수 있습니다. 그러나 그것은 자신의 수로를 모니터링하려는 커뮤니티 그룹에게는 진입 장벽이됩니다. 더 싸고 더 많은 과학이 이루어집니다."

모니터링 및 로봇 도구에 대한 액세스는 최소한 하나의 해양 커뮤니티가 주요 목표를 달성하는 데 도움이되었습니다. 멕시코에서는 여러 어촌 마을에서 Thaler가 훈련 프로그램에서 사용하는 것과 동일한 오픈 소스 로봇 플랫폼 인 Open ROV를 사용하여 Nassau 그룹화 산란 집계를 조사했습니다. 그룹화는 주요 암초 어류이자 매우 중요한 상업 종이며, 지역 사회는 밀렵꾼이 멸종하는 것을 막기 위해 해양 보호 지역을 설립했습니다.

(사진 설명: Michelle Z. Donahue)

문제 예측

피츠버그에서 CREATE Lab은 Shenango와 함께 멈추지 않았습니다. 이 단체의 또 다른 임무는 커뮤니티가 CMU 과학자들과 협력하여 얻은 지식과 도구를 기반으로 구축하도록 돕는 것입니다. 그리고 피츠버그는 철강 시대의 유산을 파악하고 있지만 Shenango만이 악취를 만드는 것은 아닙니다.

CREATE Lab의 Shenango 작업에서 나온 앱인 Smell Pittsburgh를 입력하십시오. 여전히 개발 중이며 궁극적으로 전국의 모든 도시에서 사용할 수있는 도구로 구상 된이 앱을 통해 주민들은 악의적 인 환경 냄새를 태그 할 수 있습니다.이 악취는 앱에 기록되고 지역 보건부에보고됩니다. 로깅 후, 앱은 같은 요일과 시간에 다른 냄새 보고서를 보여주는지도를 표시합니다.

피츠버그에 기반을 둔 다큐멘터리 및 산업 엔지니어 인 마크 딕슨 (Mark Dixon)은이 앱을 사람들이 자신의 환경에 대해 바꾸고 싶은 무언가에 참여하도록 동기를 부여하는 방법이라고 설명했다.

딕슨은“문제를보고 할 때 발생하는 '불쾌 함'이있다”고 말했다. "이 응용 프로그램은 그 계곡을 통해 사람들을 가속화합니다. 그리고 그들이 보는 첫 번째는 그들이 혼자가 아니라는 것입니다. 게다가 그들은 실제로 문제의 범위를 볼 수 있습니다."

딕슨은 앱의 유용성을 구축하기 위해 노력하고 있습니다. 한 프로젝트는 Smell Pittsburgh 보고서와 National Weather Service 데이터를 결합하여 향후 #Stinkburgh 일을 트위터에 태그로 표시하는 알고리즘을 개발하는 것을 포함했습니다. 10 일간의 테스트 기간 동안 약 75 %의 성공률을 달성 한 후 Dixon은 Smell Pittsburgh 개발자를 포함하여 로컬 데이터 괴짜 그룹과 정보를 공유했습니다. 결과적으로 향후 버전의 앱에서 나쁜 날을보다 안정적으로 예측하는 기능이 곧 제공 될 수 있습니다.

예측은 다른 종류의 앱 모기 서식지 맵퍼의 목표이기도합니다. 2017 년 6 월 NASA와 협력하여 IGS (Institute of Global Environmental Strategies)에서 시작한이 앱은 위험한 모기 서식지를 식별하고 제거하는 것을 목표로합니다.

이미 바부 다, 페루 및 칠레에서 테스트 된이 앱은 사람들이 모기 유충을 식별하고, 사진을 찍고, 물을 제거하고, 시간, 위치, 날짜 및 지역 환경 조건을 앱 데이터베이스에 기록하도록 사람들을 교육합니다. 현재까지이 프로젝트는 약 1, 500 개의 데이터 포인트를 축적했지만 아직 의미있는 예측을하기에는 충분하지 않습니다. 그러나 장기적으로 모기 매개 질병이 심각한 공중 보건 문제인 곳에서 지상에서 더 나은 데이터를 축적하면 현재 위성으로 수집 된 날씨 및 기후 데이터를 기반으로 한 예측 모델을 개선하는 데 도움이 될 수 있기를 희망합니다.

IGES의 선임 과학자 인 Rusty Low는“모기가 소기후에 어떻게 반응하는지 모릅니다. "우리는 공중 보건 종사자와 지역 사회가 질병에 대한 그들의 위험을 더 잘 이해하기 위해 사용할 수있는 하위 지역, 하위 계절 도구를 찾고 있습니다."

볼티모어에서 존스 홉킨스 박사 과정생 인 애나 스콧의 날씨 큐브는 도시 계획자들이 더 따뜻한 미래에 건강한 도시를 계획 할 때 더 많은 일을 할 수있게 해줄 수 있습니다. 도시 열에 대한 그녀의 연구 결과로 생겨난 Scott의 큐브에는 온도, 습도, 오존, 이산화질소, 이산화황 및 황화수소를 측정하는 Arduino 기반 센서가 장착되어 있습니다. 50 개 큐브가 도시 전역의 25 개 사이트에 배포되었으며 Scott은 이번 여름에 더 많은 큐브를 배포하려고합니다.

(사진 설명: Anna Scott)

초기 볼티모어 기후 복원 계획자인 크리스틴 바하 (Kristin Baja)에 따르면, 초기 모니터링 데이터에 따르면 포켓 파크와 같은 작은 녹지 공간이 여러 대형 공원보다 도시 전역의 온도를 낮추는 데 더 좋을 수 있다고 밝혔다. 그 정보는 도시의 16, 000 개의 빈 부지에 대한 인식을 역병에서 유익으로 바꿀 수 있습니다.

볼티모어 터너 스테이션 인근에 래리 배너 맨은 두 개의 스콧 큐브를 주최합니다. 그의 주요 아프리카 계 미국인 공동체는 지역 오염원과 싸우고 보호를 위해 동요 한 경험이있다. 그는 자신의 덱에 추가 카드가 있으면 기쁘다 고 말했다.

"우리는 우리의 공기에 무엇이 있는지에 대한 명확한 그림을 보게 될 것"이라고 그는 말했다. "포켓에 대한 지식은 약간의 변경이 필요한 경우 가장 큰 자산이 될 것입니다."

우주에서의 전망

John Amos의 견해에서, 시민 기고자들은 자신이 자주 겪고있는 문제를 해결하는 열쇠가 될 것입니다. 방대한 양의 시각적 데이터를보다 유용하게 만듭니다.

그가 설립 한 비영리 SkyTruth는 위성 이미지 분석을 사용하여 2010 년 Deepwater Horizon 오일 유출이 BP의 공개 추정치보다 컸음을 보여줍니다. 이 그룹은 유출, 표면 채굴 및 기타 산업 활동으로 인한 환경 영향에 대한 위성 이미지를 모니터링하기 위해 육안을 계속 사용하고 있지만 SkyTruth는 현재 인공 지능, 기계 학습 및 빅 데이터를 혼합에 추가하기 위해 노력하고 있습니다.

SkyTruth Alerts는 새로운 가스 시추 허가, 허가 위반 또는 화학 물질 유출 또는 천연 가스 누출 신고와 같이 특정 지역의 특정 환경 변화에 대해 사용자에게 통지하기 위해 가입 할 수있는 서비스입니다. 처음에 사내 도구로 개발 된이 경고는 현재 Coast Guard 및 주 환경 부서보고 사이트에서 훼손되었습니다. 이 도구를 사용하는 사용자는 약 3, 000 명입니다.

이 서비스의 발전은 점점 더 많은 데이터 소스와 도구를 포함하고 AI 및 기계 학습 시스템을 사용하여 새로운 이미지와 역사적인 이미지를 비교하는 것을 목표로합니다. 이러한 종류의 참조를 통해 분석은 공식 채널을 통해보고되기 전에도 변경 사항을 감지 할 수 있습니다.

성배는 사용자가 자신의 관찰과 경고를 공유 할 수 있도록하여 관심사를 공유하는 다양한 커뮤니티를 만듭니다.

실제로 SkyTruth 사용자가 별도의 프로젝트 인 FrackFinder에 제공 한 크라우드 소싱 데이터는 2017 년 메릴랜드가 프 래킹을 금지하도록 여러 연구를 수행했습니다. 천식 및 조산율. 그는 연구를 위해 많은 데이터 소스를 이용했지만 SkyTruth의 사용자가 제공 한 데이터 유형에 대한 대안은 없었습니다.

슈 와츠는“우리는 국가 선출직 공무원을 여러 차례 만나서 조사 결과를 발표하고 모든 질문에 답변했다. "그들 중 일부는 신문 기사 나 다른 곳에서 '존스 홉킨스 건강 연구'가 금지령에 대한 투표를하도록 설득했다고 보도 한 바 있습니다. 우리 연구입니다."

Amos는 클라우드 컴퓨팅의 데이터 처리 능력과 결합 된 현지의 실제 현장 관찰 기능을 통해 잠재적 인 문제가 실시간으로 전개 될 수 있다고 밝혔다.

아모스는“이미 일어난 일뿐 만 아니라 환경에서 일어나고있는 일에 대해서도 아는 바가있다. "나에게 그것은 기술 중심의 풀뿌리 환경주의 활성화입니다."

CREATE Lab 's Dias는 신흥 기술을 단순히 호기심으로 활용하는 데 관심이 커질 것입니다.

"이러한 종류의 기술은 실험실이나 고가의 공간에만있는 것이 아니라"고 그녀는 말했다. "그들은 일상적인 사람들이 접근 할 수 있어야하고, 소비 할뿐만 아니라 창조 할 수 있어야한다. 그리고 일단 사람들이 기술에 더 능숙 해지면, 일상적인 것들을 선반에서 꺼내어 함께 해킹 할 수 있다는 아이디어가있다."