Эта статья была опубликована в журнале OYLA №1(29). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

Чтобы участвовать в научных исследованиях, совсем не обязательно иметь профильное образование. Тысячи волонтёров по всему миру помогают учёным находить новые планеты, изучать изменения климата и миграцию диких животных.

А что мечтали исследовать вы? 

Гражданская наука — явление не новое. Почти до середины XIX века исследованиями занимались в основном энтузиасты и любители. В отсутствие интернета они объединялись в кружки и сообщества, устраивали встречи, на которых обменивались находками и обсуждали открытия.

Свой вклад в развитие гражданской науки внесли фермеры, охотники и виноделы. Одним из ключевых источников знания об экологических изменениях в США до сих пор служат старые дневники фермеров с подробными записями о засухах, нашествиях вредителей, датах сбора урожая и других природно-погодных явлениях. В Китае уже 3500 лет фиксируют все атаки саранчи, а виноделы Франции более 640 лет описывают особенности каждого урожая винограда.

Для тех, кто хотел бы изучать природу, но пока не может отправиться в экспедицию, есть отличная альтернатива — наблюдение за птицами (бёрдвотчинг). Во-первых, это сравнительно просто и безопасно. Во-вторых, превращает привычную прогулку в парке или лесу в небольшое приключение. В-третьих, приносит реальную пользу: орнитологи-любители помогают учёным оценить состояние местных популяций птиц, изучить их миграцию, разработать эффективные стратегии сохранения пернатых.

В 2002 году орнитологи из Корнеллского университета создали онлайн-базу eBird, где любой бёрдвотчер может завести дневник наблюдений и публиковать заметки, фотографии и видео. В результате учёные получают данные о перемещении птиц в режиме реального времени! Сейчас на ebird.org больше девяти миллионов пользователей, ежегодно появляется более 100 миллионов наблюдений за птицами по всему миру.

Приложение EyeOnWater, созданное в рамках проекта по изучению морских и речных вод MARIS, позволяет фотографировать поверхность рек, озёр, морей и океанов в любом месте земного шара. После чего учёные анализируют снимки и делают выводы о степени загрязнения и изменении водных объектов.

Тех, кому не удалось выбраться на природу, порадует Zooniverse. На портале можно посчитать орангутангов в тропических лесах острова Суматра, понаблюдать за пингвинами в Антарктике или оценить количество пластикового мусора на пляжах США, Англии и Австралии. Кстати, на «Зоовселенной» можно найти самые разные проекты: от археологии до лингвистики.

Каждый день человечество использует миллионы технических устройств. Кабели, камеры, радиоприёмники, антенны, диктофоны, телефоны фиксируют и передают огромный объём данных, открывая перед учёными новые возможности. Например, можно непрерывно наблюдать за популяцией редкого вида шимпанзе. При этом информации становится так много, что обработать её маленькой команде учёных просто не под силу. Особенно когда дело касается такого объекта изучения, как космос.

Сотни тысяч фотографий, сделанных телескопами, могут рассказать о неизвестных космических объектах, об устройстве Вселенной — правда, у исследователей уйдут годы, чтобы рассортировать их. Но с этой работой отлично справится сотня-тысяча добровольцев, которых ввели в курс дела и снабдили инструкциями.

Проект NASA «Миры на заднем дворе: планета 9» связан с обработкой фотографий, полученных телескопом WISE. В течение нескольких лет WISE делал обзорные снимки неба в поисках инфракрасных галактик, коричневых карликов, комет, астероидов. И теперь каждый желающий, зарегистрировавшись на портале проекта и получив подробные указания, может искать на фото движущиеся объекты. Врач-терапевт из США Роза Кастро, австралийский учитель Боб Флетчер и астроном-любитель из России Хасан Мокаев обнаружили новый астрономический объект — коричневого карлика со сложным именем WISEA J110125.95+540052.8. — и стали соавторами научной статьи, опуб­ликованной в авторитетном журнале Astrophysical Journal Letters.

Сортировать изображения предлагает и проект Galaxy Zoo. Дано: форма галактики может многое рассказать о ней (например, галактика со спиральными рукавами, скорее всего, моложе эллиптической). Требуется: рассортировать снимки, отвечая на типовые вопросы («Является галактика гладкой и округлой или имеет другую форму?»), к которым для наглядности приложены фотографии-эталоны. Чтобы избежать ошибки, одну и ту же картинку показывают многим. Стараниями волонтёров в 2009 году был открыт новый тип галактики — «зелёный горошек». Кстати, фотографии сделаны телескопом и обработаны автоматически, так что вы можете стать первым человеком, который увидел их.

Допустим, учащимся задали на дом решить 100 уравнений. Чтобы облегчить себе жизнь, школьники, скорее всего, поделят работу между собой. Каждый решит несколько уравнений, потратив минимум времени и усилий, но домашнее задание в итоге будет выполнено.

Аналогичным образом устроены и так называемые распределённые вычисления — решение объёмных задач с использованием компьютеров волонтёров, соединённых через интернет. Для того чтобы смоделировать Вселенную или расшифровать геном человека, требуются огромные вычислительные мощности. Однако сложную задачу можно разбить на множество простых и разослать на добровольно предоставленные компьютеры и смартфоны, которые будут их решать, пока не понадобятся своим хозяевам.

Первым проектом гражданской науки, основанным на распределительных вычислениях, был SETI@home — программа поиска внеземного разума. Позже учёные создали универсальную платформу BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), где разные группы исследователей предлагают желающим предоставить домашнюю технику для нужд науки. Время, когда ваш компьютер простаивает, можно использовать, чтобы изучать изменения климата (Climate Prediction), искать простые числа (PrimeGrid) или лечить болезни (World Community Grid). Всё, что требуется от волонтёра,— это скачать на компьютер или смартфон специальную программу и загрузить файлы заданий. Выполнив задачу, компьютер сам отправит решение на сервер.

Волонтёры проекта World Community Grid помогли японским онкологам совершить прорыв в лечении нейробластомы. Японские учёные определили три белка, отключив которые с помощью точно подобранных лекарств можно повысить шансы на выздоровление. Исследователи подготовили библиотеку из трёх миллионов потенциальных лекарств, однако расчёт эффективности каждого из них занял бы 8000 лет непрерывных вычислений на одном лабораторном компьютере. А 200 000 волонтёров смогли проверить их всего за два года! В итоге удалось обнаружить семь соединений, которые эффективно уничтожают нейробластомы у подопытных мышей и, вероятно, станут основой для будущих лекарств. Результаты этой работы опубликованы в журнале Cancer Medicine.

Энергию геймеров — да в мирное русло! Кажется, это пожелание начинает сбываться. Десятки онлайн-игр, созданных учёными и программистами, помогают составлять климатические атласы, пополнять лингвистические словари, обучать роботов и спасать от малярии.

Поклонники онлайн-игры Quantum Moves участвуют в создании настоящего квантового компьютера. В каждом раунде игрок должен как можно быстрее перенести объект из одной точки в другую, не «расплескав» его содержимое. Объект — это модель атома, который перемещается не просто по игровому полю, но между ячейками оптической решётки. Заслуги игроков перед наукой описаны в статье, опубликованной в журнале Nature. Как выяснилось, стратегии простых пользователей местами оказываются успешнее решений, предложенных компьютером.

Всего за шесть недель игроки в Project Discovery идентифицировали по фотографиям местонахождение белков в человеческих клетках. Результат — «Атлас белков человека», который будет использоваться для создания новых лекарств.

Возможности гражданской науки неисчерпаемы. Сегодня ваш компьютер обсчитывает процессы для CERN (Европейская организация по ядерным исследованиям), завтра помогает расшифровать письмо солдата, погибшего в Первую мировую. На следующей неделе, вдохновлённые успехами машины, вы сами просмотрите десятки или даже сотни фотографий животных, а летом отправитесь в экспедицию с археологами.