Whale.FM:公民科學、鯨歌與教育的交匯之處

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


Whale.FM,“鯨魚專案”

最重要的是,科學是一項協作事業,研究人員共同努力可以跨越各大洲。 越來越多的非專業人士——公民科學家也加入了進來。Whale.FM 是《大眾科學》、Zooniverse 以及研究機構 WHOI、TNO、牛津大學和 SMRU 的 協作成果,它讓公民科學家能夠幫助 海洋研究人員 研究 鯨魚在說什麼。(你也可以在……稍等一下……播客中聽到它們的聲音。)這對研究人員來說是一個很大的幫助:公民科學家在 幾個月內 完成了數年的工作。而且,直接讓年輕人 和公眾參與實際研究,對參與者來說也是一種鼓舞。

在《大眾科學》新聞編輯羅賓·勞埃德和我們的編輯高階產品經理安吉拉·塞薩羅的幫助下,我於 2012 年 4 月 19 日星期四下午 1 點主持了一場關於這個專案的線上聊天,參與者包括 Zooniverse 的羅伯特·辛普森(Twitter:@orbitingfrog)、TNO 的 A.M. (桑德)·馮·本達-貝克曼和放學後科學聯盟的卡羅爾·唐(Twitter:@CarolTang1)。以下是經過編輯的文字記錄。


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迪克里斯蒂娜:我是瑪麗埃特·迪克里斯蒂娜,《大眾科學》的主編,歡迎參加我們關於 Whale.FM 的線上聊天。我們將討論什麼是公民科學,Whale.FM 可以為研究做些什麼,以及兒童和教育工作者如何參與。今天和我們在一起的有 Zooniverse 的羅伯特·辛普森、TNO 的 A.M.(桑德)·馮·本達-貝克曼和放學後科學聯盟的卡羅爾·唐。我將首先向他們每個人提出幾個背景問題,然後我們將向觀眾開放提問。我的第一個問題是針對 Zooniverse 的羅伯特·辛普森。羅布:什麼是公民科學?它可以做哪些型別的事情?

辛普森:這是一個大問題!公民科學是關於讓每個人都能參與科學。網路使這更容易實現,但它已經持續很長時間了。網路也意味著我們可以眾包問題,讓很多人關注有用的事物。我的背景是天文學,天文學長期以來都有業餘愛好者參與。但是許多領域(例如,觀鳥)長期以來都涉及業餘愛好者。在 @the_zooniverse,我們已經嘗試讓人們參與公民科學幾年了。我們一直在要求人們幫助我們對數百萬個星系進行分類、尋找系外行星、繪製星系圖,最近我們一直在傾聽鯨魚的聲音。

迪克里斯蒂娜:太棒了,羅布。@the_zooniverse 有許多優秀的專案。現在讓我們談談 Whale.FM。它是 Zooniverse 與《大眾科學》、TNO、WHOI、牛津大學和 SMU 的合作專案。告訴我們,當您訪問 Whale.FM 時,您會做什麼。

辛普森:當您訪問 Whale.FM 時,您會看到一個鯨魚錄音的聲音片段。其想法是將您看到/聽到的大聲音與下面較小的聲音之一相匹配。所有配對都進入資料庫,我們使用它來找到最佳的聲音對,並建立我們對鯨魚彼此之間交流內容的理解。基本上:我們需要幫助來解碼鯨魚的語言

迪克里斯蒂娜:很好的過渡。接下來,我想向 TNO 的 A.M.(桑德)·馮·本達-貝克曼提出一些問題。桑德:請告訴我們您的研究。我們想了解關於鯨魚及其歌曲的什麼?

馮·本達-貝克曼:我們正在研究鯨魚和海豚在水下發出的用於相互交流的聲音。在水下很難看得遠,但聲音可以傳播很遠。這就是為什麼這些動物依靠聲音在水下交流、定位和尋找食物。這使得聲音成為研究水下鯨魚的有效方法之一。

迪克里斯蒂娜:桑德,再問一個問題:在您需要的資料中,公民科學家可以幫助您完成哪些真正缺失的部分?

馮·本達-貝克曼:我們仍然不太瞭解鯨魚和海豚在水下是如何交流的。某些物種,例如我們在 Whale.fm 網站上展示的虎鯨和領航鯨,非常善於交流,併發出許多不同的聲音。這使得很難理解某種聲音是用於什麼目的。例如,這些動物是否會互相告知它們在哪裡,它們是否找到了食物?為了理解這一點,我們首先需要知道這些動物發出的典型聲音是什麼。這是一項艱鉅的任務,對於像虎鯨和領航鯨這樣非常善於發聲的物種尤其如此。

迪克里斯蒂娜:公民科學家是否在這方面提供幫助?如羅布所描述的那樣,對這些聲音進行編目?

馮·本達-貝克曼:是的,完全正確!對於虎鯨,我們對它們發出的聲音有很好的瞭解。然而,對於領航鯨,我們仍然不瞭解。這就是我們需要志願者來幫助我們的地方。

迪克里斯蒂娜:關於志願者:接下來,讓我們認識一下放學後科學聯盟的卡羅爾·唐。卡羅爾:孩子們放學後最大的需求是什麼?

唐:放學後更多的是關於吸引和鼓舞青少年,並幫助他們相信他們可以成長為一名有創造力的科學家。公民科學可以讓孩子們在放學後參與真正的科學……不是死記硬背事實,而是進行科學實踐。

迪克里斯蒂娜:卡羅爾:教師/志願者如何將公民科學融入到小組活動或作業中?

唐:放學後的 STEM 教育需要與現實世界相關、引人入勝且易於理解,因此公民科學非常適合!公民科學專案應該用於激發好奇心、引發討論、磨練批判性思維。因此,學生可以一起觀察鳥類或記錄降雨或繪製初生的花朵,並與研究人員分享資料。

迪克里斯蒂娜:卡羅爾:關於使用 Whale.FM 有什麼具體建議嗎?

唐:Whale.FM 非常適合吸引女孩,我們知道女孩對生物學更感興趣,而且鯨魚很受歡迎。我會將 Whale.FM 與其他動手的生物學、海洋生物學或聲學物理活動結合起來。或者將其與當地水族館或海灘(如果您幸運的話)的旅行相結合,以搭建學習的支架。確保進行關於以下內容的討論:什麼是證據?您如何設計研究?什麼是確定性?

迪克里斯蒂娜:好的,現在我想向觀眾開放提問。我們收到了一些很棒的問題。羅布:Whale.FM 已經運行了幾個月了。有什麼初步結果嗎?

辛普森:是的,我們確實有一個重要的初步結果:該網站似乎有效
我們選取了我們已經知道呼叫類別的呼叫子樣本,並測試了來自志願者的解析。我們發現 Whale.FM 志願者以與專業人士相同的方式對聲音進行分組。

迪克里斯蒂娜:羅布:志願者進行的編目與專業科學家所做的工作有多大程度的一致?順便說一句,我也是志願者之一!與我 11 歲的女兒一起匹配鯨魚叫聲是一個很棒的星期六活動。

辛普森:非常一致。我們在初步測試中發現了大約 90% 的一致性。我們的志願者太棒了!

(觀眾提問)melipalSC:你們是否也在使用數學工具(例如頻譜分析)進行模式識別?

馮·本達-貝克曼:這些方法通常用於自動分類鯨魚叫聲。這裡的挑戰在於,許多呼叫略有不同,目前自動執行此操作仍然太具挑戰性。

(觀眾提問)DaveMosher:Whale.FM 正在處理大量的鯨歌資料。除了該專案宣告的目標之外,您是否發現了此資料的任何令人驚訝的新用途,即您沒有計劃的事情?

馮·本達-貝克曼:我們收到了來自科學界的許多人的問題,他們想將他們的演算法與志願者做出的選擇進行比較。

唐:作為一名教育工作者,對該專案的設計表示讚揚。沒有什麼比挫敗感更讓孩子們失去興趣的了!這個專案很有效!

辛普森:對我來說,驚喜之處在於,正如桑德所說,我們可能會使用它來比較自動化演算法,並希望改進它們。這裡有成千上萬的鯨魚叫聲。Whale FM 似乎可以將大問題縮小為一個更小、更易於管理的問題。

(觀眾提問)melipalSC:對您來說,處理水環境中的背景噪聲有多困難?

馮·本達-貝克曼:是的,水中的背景噪聲通常是最難自動去除的東西。然而,人類在這方面要好得多!這就是為什麼科學家仍然堅持用眼睛/耳朵瀏覽他們的資料集,這使得大型資料集的處理非常繁瑣,這正是志願者的幫助如此有用的原因!

(觀眾提問)安吉拉·格里瑪:我打算今年夏天去觀鯨。您對我有什麼建議嗎?我還是新手。

唐:在遷徙期間,可以從岸邊或船上看到鯨魚。確保這是一個合乎道德的運營商,因為騷擾鯨魚是違法的(它們受到保護)。但是大多數觀鯨運營商都有博物學家,他們對生物學瞭解很多。提前閱讀做好準備將有助於增加欣賞程度。使用 Whale.FM 幫助您思考仍在進行的研究。我們知之甚少!

melipalSC:我很久以前就發現了 Whale.FM 專案,並且我幫助進行了一些匹配。你們做得很好。

馮·本達-貝克曼:謝謝您的幫助!

辛普森:感謝所有公民科學家幫助 @whalefm

迪克里斯蒂娜:感謝您的到來!今天的線上聊天到此結束。如需瞭解更多資訊,請訪問 Whale.FM,傳送電子郵件至 team@whale.fm 並關注 @WhaleFM (Twitter)。關注 @CarolTang1@SciAfterSchool@orbitingfrog@theZooniverse@WhaleFM@sciam

Mariette DiChristina, Steering Group chair, is dean and professor of the practice in journalism at the Boston University College of Communication. She was formerly editor in chief of 大眾科學 and executive vice president, Magazines, for Springer Nature.

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