Як приєднатися до програми пошуку нових зірок

Як зробити наукове відкриття, не виходячи з дому, і знайти нову планету швидше, ніж це зробить НАСА.

Сучасні наукові дослідження проводять стільки нових даних, що середньостатистичний вчений не може їх обробити. А комп’ютери все ще не можуть зрівнятися з людським зором за рівнем сприйняття. Що робити? Залучати добровольців. Британський астроном Роберт Сімпсон (Robert Simpson) розповідає, як проект Zooniverse допомагає мільйону волонтерів з усього світу брати участь у науковій діяльності: складати карти Чумацького шляху, шукати екзопланети, вважати слонів і визначати типи ракових клітин.

yak pri dnatisya do programi poshuku novih z rok 1 - Як приєднатися до програми пошуку нових зірок
Роберт Сімпсон
Астроном, веб-розробник, співробітник Оксфордського університету. Один з творців проекту Zooniverse.

— Чим займається проект Zooniverse?

— Ми створюємо краудсорсінг-проекти: розміщуємо у вільному доступі дані, які зазвичай це фотографії, іноді відео або звук, а потім просимо добровольців провести дослідження, які зазвичай віддавали в роботу аспірантам. Це допомагає обробити величезну кількість інформації з високою швидкістю, а отже, вчені можуть сконцентруватися на складної аналітичної частини дослідження.

— Тобто, в основному, віддаєте добровольцям тяжку роботу?

— Так. Але найдивовижніше, що людям це подобається. Вони виконують роботу, спілкуються один з одним онлайн і теж роблять відкриття. У цьому полягає особливість Zooniverse: ми не просто хочемо, щоб хтось робив за нас роботу, ми даємо можливість кожному почати своє власне дослідження, використовуючи нашу інформацію.

— Але ж існують комп’ютери, здатні виконувати дуже складні завдання. Що такого може помітити людина, чого не побачить комп’ютер?

— Багато чого. Точніше, БАГАТО. Один наш проект ставив перед волонтерами завдання знайти розходження між спіральними і еліптичними галактиками. У той час комп’ютерів таке було не під силу. Насправді, комп’ютери не можуть цього зробити і зараз, якщо не застосувати дані, які ми зібрали для навчання машин. Комп’ютер виявляється прав в 85% випадків. Але в останні 15% входили найцікавіші об’єкти незвичної форми або кольору, в них є щось злегка виходить за рамки норми. Люди можуть розпізнати ці об’єкти, а машини — ні, але саме вони представляють найбільшу цінність для науки. В сутності, комп’ютери не можуть робити саме ті дрібниці, які нам потрібні.

Є і хороша новина: ми можемо навчити комп’ютери працювати краще, спираючись на відповіді, отримані з допомогою людини. Але ми продовжуємо рухатися далі, досліджувати незвичайні, більш складні галактики. Тому проект буде продовжувати свою діяльність, адже люди завжди потрібні для важких завдань.

Ще один приклад. Наш попередній проект «Мисливці за планетами» залучав людей для перегляду даних про світлових кривих, отриманих з телескопа «Кеплер». Ми дивилися на 150 000 зірок, вивчаючи випромінюване світло. Сенс дій був у тому, щоб помітити, як навпроти зірки проходить планета, і виміряти падіння яскравості світла. Затемнення покаже величину планети, швидкість її руху по орбіті — величезна кількість інформації. Для цього потрібно просто дуже довго розглядати зірку, використовуючи хороші інструменти.

Ви знайшли планету! Без вас ми б не дізналися про її існування.

Зараз НАСА і фахівці, які працюють із телескопом «Кеплер», використовують комп’ютерні алгоритми, щоб обробляти отримані дані і за роки роботи вони відкрили безліч планет. Але наш досвід роботи з інформацією про галактиках каже, що в даних з космосу може бути безліч деталей, які помітять люди і не помітять комп’ютери, тому що машини запрограмовані на пошук стандартних подій. Ми знайшли планети, які в НАСА пропустили. Деякі з них розташовані дивним чином, їх не можна помітити з допомогою органів почуттів, але вони існують. Наприклад, ми знайшли одну з семи планет у системі, схожою на Сонячну. Це відкриття дуже важливе, тому що чим більше планет обертається навколо зірки, тим більш хаотичні світлові сліди вони залишають.

— Кожен доброволець стежить за якоюсь конкретною зіркою?

— Ні. Як і за галактиками, за одним об’єктом спостерігають відразу 10-15 осіб. А ми їм можемо написати повідомлення: «Ви знайшли планету!». Такі листи дуже весело відправляти. Багато хто ці люди залишаються авторами відкриттів тільки на словах, тому що ми не можемо дати планетам їх імена. Але ми можемо сказати: «Ви знайшли планету! Без вас ми б не дізналися про її існування».

— Яке з відкриттів, зроблених волонтерами, було екстраординарним?

— Орбіта однією з перших планет, яку ми виявили, проходить близько двох зірок, що обертаються навколо один одного. А навколо цієї системи орбіта пролягає ще двох зірок, які теж залежать один від одного. Так що у планети чотири сонця. Два з них яскраві, з’являються на небі одночасно, а два більш тьмяних разом рухаються по колу на периферії. І це як раз тип системи, яку не може знайти комп’ютер.

А ще ми знайшли планету з двома сонцями, як Татуїн. Команда «Кеплера» анонсувала її відкриття, ми поглянули на свої дані і зрозуміли, що теж її відкрили, тільки запізнилися з прес-релізом. Так що ми знаходимо чудовий, незвичайний матеріал.

— Чи є у проекті людина, яка відповідає за аналіз даних, отриманих від волонтерів?

— В питанні сортування результатів роботи ми покладаємося на статистику. Раніше ми отримували середній результат за підсумками 50 переглядів об’єкта, але тепер ми діємо розумніші.

Наприклад, проект «Знімки „Серенгеті“» присвячений біологічного розмаїття та взаємодії видів національному парку Серенгеті» в Африці. Дослідники хотіли вивчити популяції левів, гієн, гепардів і леопардів і розмістили у парку 200 камер. Тепер вони розуміють, що кількість була надмірною, але вони навіть не підозрювали, що отримають такий величезний обсяг даних. Камери захоплення руху спрацьовували, бо сонце сходило під певним кутом, повз проїжджали машини з туристами, вітер хвилював траву. Дослідники були перевантажені кількістю фотографій, двоє співробітників повинні були опрацювати понад 1,5 мільйонів знімків. Навіть намагатися не варто було зробити це своїми силами.

Я припустив, що 60% знімків були зроблені за рухів трави. Ми вирішили, що якщо троє з п’яти осіб подивляться на знімок і скажуть, що на ньому видно тільки трава, то ми просто видаляємо файл з системи. Поступово ми викинули всі фотографії з рослинами, залишивши тільки знімки тварин. А далі в справу вступила статистика. Кожну картинку переглядали в середньому 20 разів, і на підставі отриманої інформації ми структурували базу даних.

На стіні в моєму офісі висить постер з величезною фотомозаикой, на якому зображені антилопи гну (їх ще називають «бургери для гепардів», тому що гепарди їх постійно їдять). Всі фото на постері були ідентифіковані нашими добровольцями. Ми зробили такі ж плакати із зебрами, левами і слонами, просто щоб повеселитися, коли зрозуміли, що по одному клацанню миші можемо отримати 17 000 фотографій слонів.

— А що незвичайне помітили люди в проекті, присвяченому «Серенгеті»?

— У цьому проекті ми просили не звертати уваги на птахів, тому що ініціатори дослідження працювали з ссавцями. Так що у нас була загальна кнопка для всіх птахів. Але деякі волонтери самостійно розмітили всі фотографії з птахами, завдяки їх зусиллям і зацікавленості ми занесли дані по птахах в каталог, як годиться, просто так.

І ці дані можуть виявитися для когось корисними.

— Саме так. Вони просто додали ще одну групу видів до дослідження.

Так в базі з’явилася категорія «Пожежі». У «Серенгеті» вони часто трапляються, і люди відзначали фотографії з ними. Ще одна кумедна категорія — «Люди», які теж зустрічалися на зображеннях. Там були рейнджери, які встановлювали камери і робили пробні знімки з хлопавками. Нам довелося одного разу видалити дані з дослідження, тому що туристи випадково розбили табір прямо навпроти однієї з камер.

— Варто було попередити людей!

— Ми не могли уявити, що хтось взагалі захоче встановити табір в тих місцях. Це ж центр «Серенгеті», там може бути небезпечно!

— Ви зазначили, що в проекті, присвяченому вивченню ракових клітин, люди розглядали зразки тканин. Як вони були отримані?

— Зразки, пофарбовані в певні кольори, ми отримали з Кембриджа, де їх брали в ході анонімного медичного дослідження. Наші добровольці дивилися на зображення, які використовуються для пошуку ракових клітин, пухлин або розмірних аномалій у тканинах організму. Ми надали приклади для порівняння, сформували навчальний курс. Потрібно просто розпізнавати зображення, але на таку роботу аспіранти витрачають половину часу, присвяченого досліджень. Тепер вони весь тиждень можуть займатися тільки роботою, і швидкість підготовки їх наукових робіт зростає.

У нас є ще один медичний проект по дослідженню черв’яків. Ми спостерігаємо за нематодами, откладывающими яйця в чашках Петрі. Комп’ютер може провести безліч обчислень, пов’язаних з нематодами, але не може сказати, коли вони відкладають яйця. Волонтери переглядають відеоролики, і їх завдання — натиснути на кнопку, як у грі, коли вони бачать нове яйце. Я думаю, це огидне заняття, мені страшно навіть дивитися на цих черв’яків. Ці мікроскопічні нематоди жахливі, але вони потрібні для вивчення раку. На хробаках зручно спостерігати генетичні мутації, і одна з них, пов’язана з утворенням пухлин, проявляється у певного фенотипу. Визначити його можна за здатність відкладати яйця.

— Ви багато дізналися про різних наукових сферах, до яких могли б ніколи не доторкнутися.

— Так, і це дивно. Одного разу ми вийшли за межі астрономії, до нас прийшли люди з приголомшливими науковими історіями, а ми допомогли їм прискорити роботу. Я опублікував статті в журналах, які тепер стали входити в сферу моїх професійних знань, які теж, до речі, в повному порядку.

— Один з привабливих аспектів Zooniverse — соціальна мережа. Як організоване колективне обговорення проектів?

— У нас є дискусійний майданчик, яка охоплює всі проекти, називається Talk. Коли волонтер завершує класифікацію об’єкта, ми запитуємо, чи він хоче обговорити його. Він переходить до обговорення, де під таким же зображенням може залишити коментар. Наприклад, може написати: «Це дуже мило». Або запитати: «А ця галактика спіральна?» — якщо він не впевнений. Або уточнити: «Там у кутку стоїть слон?». А може, зауважити: «Цікаво, чому у цього слона на спині три птахи?»

Цією платформою користуються всі учасники системи, так що вчені можуть відповідати на питання користувачів. Також можна подивитися всі коментарі, які хтось раніше залишав до зображення. Якщо ви помітили щось дивне, а разом з вами цю ж дивина знайшли ще 25 осіб, можете почати обговорення. Таким чином і відбуваються незвичайні відкриття.

— А ви модерируете форум спільноти? Або вчені занадто зайняті, щоб відстежувати обговорення?

— Ми дозволяємо волонтерам заявляти про своє бажання стати модераторами. Коли відкривається новий проект, вчені обирають модераторів. Далі проект піклується про себе сам. Вчені відповідають на запитання, якщо вони не занадто перевантажені. Часто цілі групи вчених прагнуть допомогти людям.

Сотні добровольців, відданих проекту, вважаються авторами наукових досліджень, тому що присвятили їм величезну кількість часу і познайомилися з вченими.

Вчені намагаються дізнатися якомога більше про активних учасників проекту, які знову і знову повертаються до досліджень. Вчені можуть звернутися до добровольцям за допомогою особливої. Наприклад, запитати: «Я веду проект з пошуку черв’яків на океанському дні, якщо побачиш щось по цій темі, можеш відзначити хештегом?». Це другий рівень розвитку науки, заснований на відносинах, побудованих на базі нашої платформи.

Завжди знайдуться зацікавлені в допомозі люди. І чудово, що ми можемо відірвати людей від порожньої витрати часу на ігри в інтернеті, залучаючи їх до досліджень, так що вони публікуються в науковій періодиці. Сотні добровольців, відданих проекту, вважаються авторами наукових досліджень, тому що присвятили їм величезну кількість часу і познайомилися з вченими.

— До проекту може приєднатися будь-хто? Наприклад, діти можуть брати в ньому участь?

— Так, я точно знаю, що однією з учасниць, школярці з Великобританії, захоплено распределявшей за категоріями мільйони галактик, на той момент було 13 років. Пару років тому вона приїхала до нас на стажування. Все це вийшло просто тому, що вона дізналася про наш проект. Взяти участь може кожен, для реєстрації потрібно ввести логін та адресу електронної пошти, щоб ми могли відстежити людей, які допомагають нам, і сформувати статистику.

— Здається, люди присвячують величезну кількість часу проектами Zooniverse. Ви протиставили участь у дослідженнях комп’ютерним іграм. Але вчені помітили, що ігри зменшують стрес і біль. А чи є щось подібне у вашій системі? Яку нагороду отримують волонтери?

— На ранніх стадіях розвитку проекту ми помітили те ж саме. Чому хтось витрачає на це стільки часу? Ми працюємо з 2007 року. Першим завданням було розподіл за категоріями 900 000 галактик. Близько 160 000 осіб брали участь у проекті, з них близько 10 осіб переглянули і отсортировали всі без винятку галактики. Вони повинні були витратити на це кілька місяців, працюючи щодня. Але вони це зробили! Ми здивовані, що люди вклали в проект стільки зусиль.

Ми опитали безліч учасників, надали їм можливість давати різні відповіді. Вони могли відповісти, що люблять астрономію і цікавляться Всесвіту або що їм подобається грати в ігри. Але більше половини добровольців говорили, що хочуть сприяти розвитку науки. Люди хочуть бути корисними. Вони приймають проект близько до серця і старанно працюють, щоб переконатися: Zooniverse намагається підвищити ефективність досліджень, і кожен клік допомагає науці.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code