21.11.2018
загрязнение океана

Как энтузиасты в домашних условиях вносят вклад в науку

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

В 2014-м географ Макс Либуарон пришла работать в Мемориальный университет Ньюфаундленда на атлантическом побережье Канады.

За два года до того правительство консерваторов провело изменения в законодательство, которые ослабляли правила защиты окружающей среды и уменьшали бюджет на мониторинг состояния воздуха и воды в стране, пишет The Economist.

Либуарон захотелось помочь компенсировать эти урезания. Она не имела штата работников или оборудования. Но у нее было ощущение, что если как-то обойти вторую проблему, то разрешится и первая. Ей казалось, что если местным дать нужные инструменты, то они будут с радостью следить за появлением пластика в водах вокруг острова. Океан обеспечивает ньюфаундлендцев продовольствием и работой, поэтому знать, что попадет в рыбу и крабов, которых они потребляют, крайне важно.

На Ньюфаундленде нет лишнего новейшего научного оборудования. Зато хватает детских колготок. Если синтетическую колготу (хлопок не подойдет, потому что он набирает воду и тонет) обернуть вокруг разрезанной пополам пластиковой бутылки — так образуется входное отверстие — и тащить его за лодкой, то можно отфильтровать какую-то часть из около 5 трлн пластиковых объектов, которые по разным оценкам, загрязняют мировой океан.

BabyLegs — так Либуарон назвала свое изобретение — относится к категории самодельных инструментов, которыми все активнее пользуются неравнодушные граждане, что пытаются контролировать состояние почвы, воды и воздуха. Они обычно дешевле, чем альтернативы, с которыми работают специалисты. Мусорные тралы Manta Trawl, с которыми ученые прочесывают океаны в поисках микропластика, стоят от $3,5 тыс. BabyLegs, которые можно сделать своими руками по инструкции от Общественной лаборатории исследований защиты окружающей среды (CLEAR), обойдутся в несколько долларов.

Но цена — только часть дела. Важнее здесь институциональный момент. BabyLegs и подобные инициативы — это не только недорогой способ сбора информации, на которую не обращают внимания чиновники. Они предлагают гражданам активно приобщаться к инициативам, помогать самим себе, выражать солидарность с другими и делать все это на собственных условиях. Такие инструменты могут показаться грубыми и сравнительно примитивными (хотя все чаще нет). Но они дают свободу. В 1977-м, во время роскошного рассвета лондонского панк-рока, в журнале, растиражированном на ксероксе, читателям писали: «Берете один аккорд, второй, третий — и ваш коллектив готов». Аудитория прислушивалась к советам тысячами. Сейчас и эстетика панка дошла до науки.

Энтузиасты контролируют радиационный фон в Японии

Общественная организация Safecast из Токио дает исчерпывающую картину уровней радиации по Японии. Она собирает данные из сотен устройств из комплектов от Safecast (один стоит $500) или изготовленных собственноручно по инструкции на своем сайте. Такое устройство состоит из счетчика Гейгера, GPS для фиксирования локации, где сделан замер, простой компьютерной платформы Arduino, которую можно сконструировать самостоятельно по имеющейся в открытом доступе схеме, для фиксации даты сбора данных и карты памяти.

Один из основателей Safecast, голландский компьютерный ученый Питер Франкен, который работает в Токио, начал картографировать показатели радиации по стране за несколько дней после мощного землетрясения 11 марта 2011 года. Когда на Фукусимской АЭС начали взрываться реакторы, он купил счетчик Гейгера и отправился в дорогу. «Во время первого выезда данные, которые я доставал, значительно превышали цифры, которые озвучивали на ТВ», — говорит он. Уровни радиации очень отличались от улицы к улице. В некоторых городках дальше от АЭС они были выше показателей вблизи нее.

Официальным данным не хватало детализации, для того чтобы проследить такую динамику. Результаты государственной компьютерной системы Speedi, на основе которых прогнозировали движение радиоактивного облака от АЭС, считались слишком недостоверными, чтобы сообщать о них общественности. А заверениям правительства никто не доверял.

«Я встречал людей на местах, что отчаянно пытались узнать, какой уровень радиации у них дома, в школе или на работе», — говорит Франкен. Он позвонил двум друзьям, Шону Боннеру и Джои Ито, технопредпринимателям с яркими резюме, чтобы поговорить о том, что делать дальше. Вместе они дошли до идеи собирать данные через добровольцев со счетчиками Гейгера и передавать их в режиме реального времени на сайт.

Понятно, что после катастрофы запас устройств, которые можно было купить, быстро закончился. Поэтому Франкен собрал один комплект из отдельных элементов и соединил его с iPhone. Это позволило получать геолокационные координаты собранных данных. До конца следующего месяца он вместе с другими волонтерами сконструировал прототип bGeigіe — первый в серии детекторов, которую они впоследствии выставят у себя на сайте.

За шесть лет после катастрофы Safecast переместился из маргинеса до мейнстрима авторитетной науки. Двух представителей команды в 2014-м пригласили выступить на съезде Международного агентства по атомной энергии, который посвящался катастрофе на Фукусиме. В 2016 году команда опубликовала статью в Journal of Radiological Protection («Журнале радиологической защиты»). И едва ли не самым ярким свидетельством успеха является то, что их методы перенимают ученые. На проекте How radioactive is our ocean («Насколько радиоактивный наш океан») в массачусетском Институте океанографии Вудс-Гоул людей призывают присылать ученым образцы морской воды с пляжей западного побережья. Кен Буесселер, который ведет проект, встречался с командой Safecast в 2012-ом. Незадолго до того он опубликовал исследование содержания радиоактивных изотопов в рыбе и водах вблизи фукусимского побережья. Когда ему не удалось получить федеральное финансирование на поиск таких изотопов у тихоокеанского побережья Америки, он пообщался с командой Safecast о том, как создать общественно-научный проект по сбору данных.

Общественная наука как явление существует не одно столетие: ученые-любители давно дополняют работу специалистов-астрономов, геологов и археологов. Новый доступный инструментарий может серьезно расширить ее масштабы. Впрочем, больше в проектах вроде bGeigіe поражает то, что через них отдельные люди и общины могут генерировать информацию, о которой в противном случае наука бы молчала, или которая не имела бы авторитета. Вот пример: некоторые жители районов, прилегающих к фукусимской АЭС, после аварии планировали переезжать. Но благодаря измерениям с bGeigіe решили, что безопаснее оставаться там, где они живут.

Исследования Макс Либуарон в проекте CLEAR также строятся на принципе самостоятельного определения предмета и целей. Оно основывается на «рецензировании в пределах общины»: то есть те, кто приобщался к лабораторной работе, решают, насколько достоверны собранные данные и заслуживают ли они на обнародование. В 1980-х годах ньюфаундлендские рыбаки пытались предупреждать ученых из государственных программ о снижении популяции рыбы. На их жалобы не обращали внимания. Впоследствии внезапное исчезновение трески в местных водах в 1992-м оставило 35 тыс. людей без работы. Теперь граждане, вместе с Либуарон берут науку в свои руки, хотят сделать так, чтобы в будущем важные для них цифры были услышаны.

Особенности контроля окружающей среды самодельными устройствами

Проблемы вроде изменения климата, пластиковых отходов и загрязнения воздуха становятся ближе, когда человек имеет инструменты для их измерения. Эти самые инструменты поощряют к участию в исследованиях больше людей. Южноафриканский урбанист Эймунд Дигель, который увлекается плаванием на каноэ, давно ведет кампанию за очистку канала Гованус вблизи своего дома в Бруклине. В него сливали и сбрасывали столько отходов от производства красок, кожпереробки, химических заводов и не только, что в начале XX века канал полностью забился. Нью-йоркский криминалитет начал выбрасывать в него тела убитых. В начале этого века канал был еще очень загрязненным.

В 2009 году Дигель связался с ОО Public Lab из Нового Орлеана, что помогает людям расследовать проблемы, связанные с окружающей средой. Они подсказали ему инструмент, который впоследствии стал мощным оружием в его борьбе: устройство для картографирования, состоящее из большого гелиевой шара, 300 метров нити и старой цифровой камеры. Последняя или смартфон, зафиксированные на таком шаре, могут давать более детальнее изображение, чем спутники, вроде тех, что снимают для Google. Public Lab предлагает программное обеспечение MapKnitter, которое может комбинировать такие снимки для анализа.

Эти данные, а также давление общественности помогли убедить Агентство по защите окружающей среды США включить канал в программу «суперфинансирования» по рекультивации самых загрязненных земель в стране. Снимки Дигель показали, например, как в водоем сливалась молокоотходы, жидкость из скрытого танкера с химикатами, который как-то пропустила проверка от Агентства. Сейчас планируется потратить $500 млн на очистку канала.

Джеффри Уоррен, который разработал MapKnitter, — один из основателей Public Lab, которая создавалась для того, чтобы помочь местным картографироватьи катастрофические следы разлива нефти в Мексиканском заливе 2010 года. Когда там взорвалась платформа Deepwater Horizon, Уоррен изучал в магистратуре Массачусетского института технологий цифровую картографию. Он хотел как-то помочь, но не знал особенностей местности. Поэтому позвонил в новоорлеанской группе экологов Louisiana Bucket Brigade, и его познакомили с Шенноном Доузмагеном. Название бригады связано с пластиковыми ведерками, которые она раздает местным, озабоченным работой нефтеперерабатывающих заводов в регионе. В них люди должны собирать образцы воды для лабораторного анализа. Благодаря этим исследованиям удалось выявить уровни токсичных химикатов в воде вроде бензола, что значительно превышали разрешенные законом. Эти данные помогают местным (часто бедным и темнокожим) добиваться перемен.

Ориентируясь на опыт работы с бригадой, Доузмаген, который сейчас является исполнительным директором Public Lab, быстро организовал тренинги в одном из новоорлеанських парков. Следовательно камеры на шарах и кайтах начали снимать площади разлива нефти. MapKnitter собрал снимки, демонстрируя масштабы утечки. С тех пор прошло семь лет, а Public Lab до сих пор реагирует на промышленные инциденты. За считанные дни после разрушительного урагана Харви, который прошелся Техасом в августе 2017-го, прибрежная охрана обратилась к Уоррену за помощью: волонтеров просили проанализировать снимки с воздуха и отследить утечки химикатов.

Теперь на сайте Public Lab ведутся тематические дискуссии на самые разнообразные темы — от советов о том, где найти звукометры, которые могут работать со смартфона, к методам обнаружения ионов металлов в воде. Еще там рекомендуется неплохой набор инструментов. Придерживаясь философии «сделай сам», сайт не предлагает готовых устройств. В Public Lab считают, что пользователи, которые будут собирать оборудование самостоятельно, будут больше его применять. Там можно найти инструкции о том, как настроить камеру так, чтобы она делала инфракрасные снимки (с их помощью определяют, насколько здоровы посевы), или как работать со спектрометром, который будет измерять химический состав жидкости или газа, анализируя свет, проходящий через них. С помощью инструкций, которые Public Lab любезно разместил на сайте для читателей The Economist, можно построить собственный спектрометр просто для себя, или если захочется измерить содержание сахара в вашем вине, или, может, вам придет в голову какая-то другая революционная идея.

Такая философия начинает просачиваться в университетские лаборатории и научно-исследовательские институты. Дешевые 3D-принтеры и компьютерные программы, в которых можно создавать проекты и делиться ими в интернете, ведут к тому, что все больше оборудования можно создавать в лабораториях, а не заказывать у поставщиков. Здесь есть привлекательный экономический момент. Пластиковая полка для лабораторных пробирок может стоить более $20. А с интернета можно скачать один из многочисленных проектов полки, которая вам нравится, и распечатать ее за десятую часть стоимости приобретаемой. Лабораторный столик за $ 1 тыс. для подъема и выравнивания оборудования можно напечатать за $5.

Чуваки, всё чётко!

Печатать можно не только простые элементы лабораторного оснащения. В начале года Том Бейден из Сассекского университета с коллегами опубликовал схемы для составления флуоресцентного микроскопа FlyPi, который можно сделать на 3D-принтере. Он с помощью ультрафиолетового света и флуоресцентной краски дает более точный анализ образцов. По оценкам Бейдена, прибор можно сконструировать за менее чем $250. Модные микроскопы из такой линейки, что есть в продаже, могут стоить тысячи долларов. Бейден — нейробиолог, изучающий глаза и мозг рыбы Данио. Он говорит, что по качеству FlyPi, вероятно, и не дотягивает до коммерческих моделей, но из-за доступности в его лаборатории можно поставить несколько таких микроскопов в придачу к высокоточным, которые у них уже есть.

«Железо в открытом доступе» вроде FlyPi — это преимущество для научных работников в бедных странах. Бейден и его коллеги, Лусия Прието-Годино и Садик Юсуф, основали в Африке ОО TREND, которая проводит летние школы для исследователей. Курсы, посвященные общедоступном лабораторному оборудованию, начинаются с конструирования принтера, который тоже можно составить в основном из напечатанных компонентов. Печатные инструменты, которыми пользуются ученые, можно недорого починить. То же самое касается и самого принтера.

Джошуа Пирс, инженер из Мичиганского технологического университета, считает, что сейчас самое время для изменений. Даже пластиковые безделушки и товары для дома, что есть в массовой продаже, дешевле печатать, чем покупать. «Если мы можем обскакать производителей колец для душевых занавесок, то у производителей оборудования нет шансов», — говорит он.

Пирс, выступающий за «железо в открытом доступе» с начала его возникновения, активно популяризирует идею. Атомно-слойные осаждения (АСА) — это метод наложения друг на друга очень тонких одинаковых слоев на поверхности. В производстве чипов так можно печатать транзисторы, которые в ширину имеют не более 100 атомов. Инженеры исследуют потенциал метода в печати тонких и «носибельних» сенсоров, имплантов и устройств для доставки лекарства до нужной точки.

Многие исследователи очень хотели бы иметь такую систему. Но она стоит $250 тыс., поэтому мало кто может ее позволить себе. Такая стоимость отражает сложность процесса. АСА должен происходить в тщательно контролируемом вакууме. Однако Пирс хочет создать такую систему, которую с напечатанных пластиковых компонентов мог бы воспроизвести в лаборатории любой желающий за невысокую стоимость.

Сотни ученых вроде Пирса и Бейдена выкладывают свои схемы инструментов в интернет, где их проверяют другие ученые, которые хотят усовершенствовать собственный инструментарий. Таким образом эволюционирует и дело, которое они изучают, за которым следят и к которому хотят привлечь больше внимания. Чем проще будет доступ к таким новым инструментам, тем больше людей в мире будут приобщаться к секторам, где правительства угрожают меньше следить за состоянием окружающей среды. Следовательно, люди смогут навязывать государствам свой порядок дня.

В Чили в Exploratorio Sombrero надеются создать карту бедных районов города Мелипилья, где базируется проект. В Индонезии Lifepatch помогает фермерам, чьи земли накрыло выбросами от извержения вулканов. Safecast тоже расширяется. В апреле проект презентовал устройство на солнечной энергии, что может измерять содержание в воздухе микрочастиц, а также радиацию. За два года Safecast планирует иметь больше сенсоров в США, чем государственное Агентство по защите окружающей среды. Это улучшит качество национальной статистики именно в тот период, когда правительство проявляет мало интереса к такой теме. Но важнее, что это увеличит влияние общин, которые ранее не имели знаний, определяющих их будущее.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Самые популярные метки