Ciència ciutadana: proveu-ho a casa

Al novembre de 2015, diversos centenars de persones es van reunir per a una reunió a Ben Avon, un barri de prop de 2.000 persones enclavat al llarg del riu Ohio al nord-oest de Pittsburgh. Com en anteriors muntatges d’aquest tipus, els residents havien vingut a conèixer el més recent sobre un veí poc desitjat.

Aquell veí era la Shenango Coke Works, una planta de processament de carbó que es trobava a l'extrem d'una illa directament davant de Ben Avon. Els residents van sospitar des de feia temps que les emissions de la planta contaminaven regularment l’aire fins a tal punt que hi vivia un perill. Van culpar el mal aire de l’asma, nàusees, mals de cap i miríades d’altres malalties que havien patit i les seves famílies. Però, en el passat, mancaven proves definitives, fora de les pròpies experiències.

Així doncs, en van trobar alguns.

Poc després de començar la reunió, amb un representant de l'Agència de Protecció Mediambiental nord-americana asseguda a la primera fila, l'informàtic Randy Sargent, informàtic de la Universitat Carnegie Mellon, es va aixecar i va començar a rodar a través de vídeos de càlculs de temps que ajudaven el barri cap a Shenango. Prenent fotogrames cada 5 segons, les 24 hores del dia, les càmeres van facilitar que fes allò que la comunitat havia intentat fer al llarg dels anys: mirar el fum.

Distingir núvols tòxics d’un simple vapor és un negoci complicat, per la qual cosa la comunitat es va dirigir a Sargent, que treballa al laboratori CREATE del CMU (Robòtica comunitària, educació i potenciació tecnològica). Ell i el seu company Yen-Chia Hsu van desenvolupar un algorisme de visió per ordinador per escollir els tipus de fum dolents en cada imatge.

Unit entre centenars de fotogrames, el vídeo resultant mostrava un rodet de núvols negres, marrons, blaus i taronja des d'un sol mes. Aparellat amb dades de sensors federals, locals i comunitaris recollides durant els dies corresponents, finalment les sospites de Ben Avon semblaven trobar-hi un peu de peu: Shenango alliberava quantitats de substàncies tòxiques a l’aire que es rebutjaven cinc de cada set dies.

El canal de Shenango

Un mes després, DTE Energy va anunciar que tancaria la seva instal·lació de Shenango, tot indicant un mercat feble de l'acer i la manca de clients. Al gener, la planta havia cuit el seu darrer lot de carbó i està prevista per a la seva demolició.

"Van dir que es tractava de problemes econòmics, però em pregunto si la línia del temps va canviar per la pressió de la comunitat", va dir Bea Dias, directora del projecte de CREATE Lab. "L'algoritme era una eina que donava més pes a les seves veus, una potència addicional per fer cas. Però la tecnologia no hauria funcionat si no tingués una comunitat activa per utilitzar-la, la gent la posava davant de la els que prenen decisions constantment ".

El grup de Dias té l’encàrrec de relacionar-se directament amb les comunitats per proporcionar-los maquinari, programari i altres solucions per solucionar els seus problemes. L'algoritme de visió per ordinador va resultar ser una realització particularment potent d'aquest mandat. Però és només un exemple en un camp que ha experimentat un creixement sorprenent en els darrers anys: eines d’alta tecnologia per a la ciència ciutadana.

Carnet d'accés tot

Fins i tot si no teniu una fàbrica que aspira aire dolent al pati del darrere, encara podeu desitjar-vos implicar-vos en algun tipus de ciència ciutadana, que és investigació realitzada per aficionats entusiastes, sols o en concert amb científics professionals. Per sort, per a tothom hi ha alguna cosa.

Voleu ajudar a recollir dades de telescopis espacials mitjançant terabytes per trobar exoplanetes i quàsars? Dirigiu-vos a Zooniverse. Potser tens en compte un projecte de laboratori, però no et pots permetre l'equip. Cap problema; imprimiu-ne les peces d’un model al laboratori de codi obert d’Appropedia.

Què tal de biologia de bricolatge? Els biospais locals, com BioCurious a Santa Clara, Califòrnia o l’Espai de ciències subterrànies de Baltimore a Maryland, poden assessorar i ajudar en projectes que van des de l’extracció d’ADN fins a cultius cel·lulars d’impressió.

La relació amb els projectes i les dades de proveïment de multitud són dues de les principals ocupacions de la ciència ciutadana, i un dels principals estímuls per a això és la potenciació.

"Aquesta època recent de la desregulació federal destaca un punt de mira sobre les insuficiències i les llacunes en el control i quan no podem confiar en la intervenció del govern, ens hem de confiar en nosaltres mateixos", va dir Gretchen Gehrke, administrador de dades i advocacions amb Public Lab. Però va afegir l’accés a les eines necessàries per fer aquest treball pot ser un repte.

"Accés" sovint es tradueix simplement en "fer que les coses siguin més barates". Gràcies al cost cada cop més elevat de sensors i microcontroladors, l’accés a les dades de satèl·lit i la voluntat d’altres de compartir experiència tècnica, les eines sofisticades que només estaven disponibles per als investigadors institucionals ara estan en mans de qualsevol que les desitgi.

(Foto: Andrew Thaler)

Penseu en els dissenys d'espectròmetre basats en Raspberry Pi que ofereixen les pàgines de la comunitat de Public Lab. Els espectròmetres s’utilitzen per determinar informació sobre un objecte o substàncies mitjançant l’anàlisi de les seves propietats de llum. Una versió portàtil comercial té uns 1.500 dòlars. Un volum de màrqueting voluminós és cinc vegades més. O amb una mica d’orientació, en podeu crear una per un mateix per uns 70 dòlars.

Un altre pioner en ciències ciutadanes és Andrew Thaler (a la imatge inferior), un investigador i consultor d’ecologia marina de fons que va iniciar Oceanografia per a tothom a causa de les barreres d’accés. L’objectiu declarat de l’organització: “Potenciar investigadors, educadors i científics ciutadans mitjançant un maquinari de codi obert de baix cost.”

La principal eina que Thaler va treballar per desenvolupar-se va ser un CTD, utilitzat en oceanografia per mesurar la conductivitat (salinitat), la temperatura i la pressió. És una eina fonamental per estudiar i comprendre un medi aquàtic, però si en voleu, prepareu-vos per tal de superar els 6.000 dòlars com a mínim, fins a les desenes de milers.

(Foto: Andrew Thaler)

Amb molta paciència i col·laboració amb amics i col·legues, Thaler va desenvolupar un CDT per 300 dòlars. El component més car és el sensor, que té prop de 200 dòlars. Tot i provat juntament amb un dispositiu que ha costat 200 vegades més, el CTD de Thaler va retornar les dades en un marge d'error del 2 per cent de la unitat més cara.

"Hi ha una necessitat cada cop més rellevant de recordar als científics que també són ciutadans", va dir Thaler. "Segur, és possible que tinguis accés a una subvenció massiva per a la recerca i puguis comprar una unitat comercial de 60.000 dòlars. Però això és una enorme barrera d'entrada per a grups comunitaris que volen supervisar les seves vies navegables. Si també comencen a donar suport a programes que facin la mateixa peça. d'equips més barats, es fa molta més ciència."

L’accés a les eines de monitorització i robòtica ha ajudat almenys una comunitat marina a assolir un objectiu important. A Mèxic, diversos pobles de pescadors van utilitzar Open ROV, la mateixa plataforma de robòtica de codi obert que Thaler utilitza en els seus programes de formació, per a realitzar enquestes sobre agrupacions de generació de grups de Nassau. El mero és un peix clau d’escull, així com una espècie comercial de vital importància, i la comunitat va establir una àrea marina protegida per protegir-la de la desaparició dels caçadors furtius.

(Foto: Michelle Z. Donahue)

Predicció de problemes

A Pittsburgh, CREATE Lab no va parar amb Shenango. Una altra de les seves funcions és ajudar les comunitats a aprofitar els coneixements i les eines que obtenen mitjançant el treball amb científics de la CMU. I Pittsburgh, que és el que és, encara una mica en la seva relació amb els seus llegats en època d’acer, Shenango no és l’únic que s’està fent pudor.

Enter Smell Pittsburgh, una aplicació que va sortir del treball Shenango de CREATE Lab. Encara en desenvolupament i prevista com una eina que podria ser utilitzada en qualsevol ciutat del país, l’aplicació permet als residents etiquetar olors ambientals ofensives, que es registren a l’aplicació i que s’informen al departament local de salut. Després del registre, l’aplicació mostra un mapa que mostra qualsevol altre informe d’olors des del mateix dia i hora.

Mark Dixon, un documentalista i enginyer industrial amb seu a Pittsburgh, va descriure l’aplicació com una manera de motivar a les persones que es dediquen a quelcom que els agradaria canviar sobre el seu entorn.

"Hi ha aquesta 'vall de malestar' que es produeix quan informes de problemes i no passa res", va dir Dixon. "Aquesta aplicació accelera la gent a través d'aquesta vall, i el primer que veuen és que no estan sols. A més, realment poden veure l'abast del problema".

Dixon treballa per aprofitar la usabilitat de l'aplicació. Un dels projectes va consistir en desenvolupar un algoritme que combina informes d’Udell Pittsburgh i dades del Servei Meteorològic Nacional per intentar predir els propers dies #Stinkburgh, ja que s’etiqueten a Twitter. Després d’obtenir una taxa d’èxit aproximadament del 75 per cent durant un període de proves de deu dies, Dixon va compartir la seva informació amb un grup de frikis de dades locals, inclòs un desenvolupador Smell Pittsburgh. Com a resultat, es podran preveure de forma més fiable dies de mal temps en futures versions de l'aplicació.

La predicció també és un objectiu d’un tipus d’aplicació diferent, el Mosquito Habitat Mapper. Llançada el juny de 2017 per l’Institut d’Estratègies Ambientals Globals (IGES) en col·laboració amb la NASA, l’aplicació pretén identificar i eliminar l’hàbitat perillós de mosquits.

Ja s'ha provat a Barbuda, Perú i Xile, l'aplicació capacita les persones per identificar les larves de mosquit que troben, fer una fotografia i eliminar l'aigua de peu, i també per registrar l'hora, la ubicació, la data i les condicions ambientals locals a la base de dades de l'aplicació. Fins a la data, el projecte ha acumulat uns 1.500 punts de dades, encara no suficients per fer prediccions significatives. Però l’esperança és que a llarg termini, una acumulació de dades millors de la terra en llocs on la malaltia transmesa per mosquits sigui un problema greu de salut pública pot ajudar a afinar els models de predicció, actualment basats en dades meteorològiques i climàtiques recollides pels satèl·lits..

"Hi ha moltes coses que no sabem sobre com responen els mosquits als microclimes", va dir Rusty Low, un científic superior de l'IGES, que va dirigir el desenvolupament de l'aplicació. "Estem buscant eines subregionals i subseason que puguin utilitzar els treballadors i les comunitats sanitàries públiques per entendre millor el seu risc de malaltia".

A Baltimore, l’estudiant del doctorat de Johns Hopkins, Anna Scott, Weather Cubes també podria proporcionar més planificadors urbans a l’hora de planificar ciutats saludables en un futur més càlid. Els cubs de Scott, que van sortir com a resultat dels seus estudis sobre la calor urbana, estan equipats amb sensors basats en Arduino per mesurar la temperatura, la humitat, l'ozó, el diòxid de nitrogen, el diòxid de sofre i el sulfur d'hidrogen. Cinquanta cubs estan distribuïts en 25 llocs de la ciutat i Scott espera treure-ne més aquest estiu.

(Foto: Anna Scott)

Dades de control precoç van revelar que un nombre més gran d’espais verds petits, com els parcs de butxaca, podrien ser millors per baixar les temperatures a la ciutat que diversos parcs grans, segons Kristin Baja, un antic planificador de resiliència climàtica de Baltimore. Aquesta informació podria canviar la percepció de 16.000 lots vacants de la ciutat a un benefici.

Al barri de Turner Station de Baltimore, Larry Bannerman acull dos dels cubs de Scott. La seva comunitat predominantment afroamericana té experiència en lluitar contra els contaminants locals i agitar per a la protecció. Va dir que està encantat de tenir una targeta addicional al seu cobert, en cas que ho necessiti.

"Tenim una imatge clara del que hi ha al nostre aire", va dir. "Aquest coneixement serà a la nostra butxaca el nostre principal actiu si hem de fer alguns canvis".

Una vista des de l’espai

Segons John Amos, els contribuents ciutadans seran claus per afrontar un problema que sovint té al cap: fer més massives les dades visuals més utilitzables.

El sense ànim de lucre que va fundar, SkyTruth, va utilitzar anàlisis d’imatges per satèl·lit per demostrar que el vessament de petroli de Deepwater Horizon el 2010 era superior al que estimava públicament BP. Tot i que el grup continua utilitzant els ulls humans per controlar les imatges de satèl·lit per a impactes ambientals de vessaments, mineria de superfícies i altres activitats industrials, SkyTruth treballa actualment per afegir intel·ligència artificial, aprenentatge automàtic i grans dades a la barreja.

SkyTruth Alerts és un servei que els usuaris es poden inscriure per rebre notificacions de certs canvis ambientals en una zona determinada: per exemple, un nou permís de perforació de gas, una violació d’un permís o l’informe d’un vessament químic o una fuita de gas natural. Inicialment desenvolupada com una eina interna, actualment les alertes es rascen dels llocs de guàrdia costanera i els informes del departament de medi ambient estatal. Al voltant de 3.000 persones són usuaris actuals d'aquesta eina.

L’evolució del servei té com a objectiu incloure cada cop més fonts de dades i eines, i utilitzar sistemes d’I i sistemes d’aprenentatge automàtic per comparar les noves imatges de satèl·lit amb les imatges històriques. Amb aquest tipus de referències, l’anàlisi pot detectar canvis fins i tot abans que s’informin a través de canals oficials.

El sant graal permet als usuaris compartir les seves pròpies observacions i alertes, creant així una sèrie de comunitats amb preocupacions compartides.

De fet, les dades d'aprofundiment aportades pels usuaris de SkyTruth per a un projecte separat, FrackFinder, van derivar en diversos estudis que van empènyer Maryland a prohibir el fracking el 2017. L'investigador en salut pública de Johns Hopkins, Brian Schwartz, va estudiar diverses implicacions en la salut de viure a prop dels pous de fracking, inclosa asma i natalitat prematura. Tot i que es va basar en moltes fonts de dades per als estudis, no hi va haver "alternatives" al tipus de dades que els usuaris de SkyTruth van aportar, va dir.

"Ens vam reunir diverses vegades amb els càrrecs electes estatals i vam presentar les nostres conclusions i vam respondre a totes les seves preguntes", va dir Schwartz. "Alguns d'ells es van assenyalar, en històries de diaris i en altres llocs, d'haver dit que els" estudis sobre la salut de Johns Hopkins "finalment els van convèncer a votar la prohibició. Aquests són els nostres estudis."

El poder de l'observació humana local sobre el terreny, combinat amb les capacitats de transbordament de dades de la computació en núvol, fa que es puguin veure possibles problemes en temps real, va assenyalar Amos.

"No es tracta només de coses que ja han passat, sinó també de coses que estan passant a l'entorn abans de saber-ne res, de prendre consciència que està passant alguna cosa a la qual hauríem d'estar atents", va dir Amos. "Per a mi, això és una revitalització ecologista de base basada en la tecnologia."

I l’interès per aprofitar la tecnologia emergent per ser simplement curiós només creixerà a partir d’aquí, va afegir CREATE Lab’s Dias.

"Aquest tipus de tecnologies no haurien de ser només en laboratoris o espais de màxima qualitat", va dir. "Haurien de ser accessibles a la gent quotidiana, per crear, i no només per consumir-los. I la idea és que, un cop les persones tinguin una major freqüència en la tecnologia, puguin treure les coses quotidianes de la prestatgeria i piratejar alguna cosa que funcioni per a ells".