Potenzial der Masse

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Potenzial der Masse

Von Carmen Püntener, 12.06.2016

Die Wissenschaft setzt in der Forschung vermehrt auf die Hilfe von Laien. Sogenannte Citizen-Science-Projekte boomen, nicht zuletzt dank der weltweiten digitalen Vernetzung.

Die Arbeit der Freiwilligen ist wertvoll und führt zu neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen. Neu ist die Vorgehensweise jedoch nicht.

Kleine Skizzen, Symbole, Randbemerkungen. Sie stechen heraus, aus Reihen und Reihen von Zahlen: Tabellarisch geordnet und fein säuberlich mit Tinte untereinander geschrieben. Stolz blättert August Bernasconi in einem seiner stattlichen Bundesordner.

«Das sind meine jahrelangen Beobachtungen», sagt der 69-Jährige aus Langnau im Emmental (BE).

Während mehr als 40 Jahren hat er das Wetter beobachtet, zuerst in Wyssachen (BE), wo er als Primarlehrer arbeitete, dann in Langnau im Emmental. Noch heute schreibt er dreimal am Tag Temperatur, Niederschlag und Luftdruck auf. Und er vermerkt die Besonderheiten im Jahreskreislauf der Natur. Die ersten Blatttriebe der Apfelbäume etwa oder die Verfärbung der Edelkastanie im Herbst. Phänologie nennt sich dieses Fachgebiet. «Gewisse Ereignisse werden dabei bevorzugt angeschaut, zum Beispiel die Haselblüten, weil sie meist die ersten im Jahr sind», sagt Bernasconi. Er pflegt ein intensives Hobby, das ihn je nach Jahreszeit auf bis zu drei mehrstündige Ausflüge pro Woche führt. «Intensiv sind vor allem die Phasen des Blatttriebs, die Blütenphasen, dann die Fruchtreife und schliesslich der Blattfall im Herbst. Der Winter ist etwas ruhiger, dafür kommen da die Schneemessungen dazu.»

August Bernasconi
August Bernasconi

Für die Wissenschaftler sind seine Aufzeichnungen wertvoll, sie übernehmen sie beispielsweise für die Klimaforschung. So gibt August Bernasconi seine Daten seit 1970 an das geografische Institut der Universität Bern weiter. Seit 2009 liefert er sie zudem an MeteoSchweiz, auf vorgedruckten Listen mit bestimmten Fragestellungen. «Für mich ist das ein guter Antrieb. So weiss ich, dass meine Beobachtungen zu etwas Nütze sind.»

Daten sammeln oder verarbeiten

Citizen Science heisst heute modisch die Wissenschaft, bei der Laien mit Profis zusammenarbeiten. Seit einigen Jahren erleben die Bürgerwissenschaften, wie sie zu gut Deutsch heissen, einen regelrechten Boom. «Citizen Science umfasst alle Aktivitäten von Amateuren, die zu wissenschaftlichen Erkenntnissen führen», sagt Bruno Strasser von der Universität Genf. Er erforscht das Phänomen aus historischer Sicht. «Wir benennen verschiedene Arten von Citizen Science, die klassische Naturbeobachtung ist eine davon, Crowdsourcing eine andere. Bei letzterer werden Laien zu Hilfe gezogen, um grosse Datenmengen zu verarbeiten.» Viele dieser Crowd-Sourcing-Projekte sind digital, das heisst, die Hobby-Forscher arbeiten zu Hause an ihrem Computer. Sie transkribieren etwa alte, handschriftliche Schiffs-Logbücher, um mehr über das Wetter des 19. Jahrhunderts herauszufinden. Sie zählen Pinguine auf Fotos aus der Antarktis und helfen damit Wissenschaftlern, das Brutverhalten der Tiere zu studieren. Oder sie suchen in mikroskopischen Aufnahmen von Tumoren nach einzelnen Krebszellen (Links siehe unten).

Ornithologen sind Vorreiter

In den naturhistorischen Fächern hat die Mithilfe von Laien Tradition. Die Vogelforschung etwa arbeitet schon seit den Anfängen des 20. Jahrhunderts mit Hobby-Ornithologen. Laien gründeten 1924 die Vogelwarte Sempach. Während die damaligen Beobachter ihre Aufzeichnungen noch per Postkarte einsandten, findet die Zusammenführung der Daten heute im Internet statt. Auf Ornitho.ch (Link siehe unten) melden seit 2003 über 2000 Amateure aus der Schweiz ihre Beobachtungen. Das erfolgreiche Projekt hat inzwischen in die Nachbarländer expandiert. Über zehn Millionen Meldungen pro Jahr gehen auf der Plattform ein. Diese werden europaweit weiterverwertet, zum Beispiel im Europäischen Verbreitungsatlas «EBBA2», der die Ausdehnung der Brutgebiete dokumentiert und Informationen zu gefährdeten Arten und ihren Beständen zusammenträgt.

«Das neue im Bezug auf den Citizen-Science-Boom der letzten Jahre ist, dass enorm viele Menschen mitmachen», sagt der Wissenschaftshistoriker Bruno Strasser.

Bruno Strasser
Bruno Strasser

Eine der grössten Citizen-Science-Plattformen, «Zooniverse», die gut 40 Projekte von US-amerikanischen, britischen und chinesischen Universitäten präsentiert, hat fast eine Million User, «BOINC», eine Plattform für «Open Source»-Software über drei Millionen. Insgesamt schätzt Bruno Strasser die weltweite Anzahl von Menschen, die bei solchen Projekten mitmachen, auf weit über zehn Millionen. «Wenn Sie schauen, woher diese Menschen kommen, ist fast die ganze Erdkugel vertreten. Das heisst, die Menschen, die in die wissenschaftlichen Projekte involviert sind, sind nicht nur weisse, westlich orientierte Menschen. Es ist eine globale Demokratisierung der Forschung im Gang.»
 

Menschliches Auge besser als Computer

Eines der Vorzeigeprojekte der Citizen-Science-Bewegung ist das Onlinespiel «Eyewire», das Forscher vom Massachusets Insitute of Technology (MIT) konzipiert haben. 200 000 Personen aus 145 Ländern machen mit und helfen, die 3-D-Struktur von Neuronen im menschlichen Gehirn zu kartografieren. Eine Aufgabe, die Computer nicht lösen können, weil sie bei der Erkennung von Formen dem menschlichen Auge unterlegen sind. Bei «Eyewire» ist zusätzlich ein Spielelement enthalten: Die User können Mannschaften bilden und gegeneinander antreten.

Dass Citizen Science nicht einfach nur ein neuer Plausch für Computerfreaks ist, bewies 2007 die Entdeckung eines neuen Himmelskörpers durch eine Laie. Wie zehntausende andere hatte die Niederländerin Hanny van Arkel bei der Plattform «Galaxy Zoo» mitgeholfen, Teleskopbilder von Galaxien auszuwerten und diese anhand ihrer Form zu klassifizieren. Dabei fiel ihr etwas auf, das aussah wie eine Wolke mit einem Loch in der Mitte. Im Forum der Plattform stellte sie die Frage, was das wohl sein könnte, und entfachte eine rege Diskussion. Schliesslich stellte sich heraus, dass es sich tatsächlich um eine neue Klasse von Himmelskörpern handelte, eine Sensation für die Astronomen. Möglich geworden dadurch, dass sich unzählige Hobby-Astronomen im Netz austauschten.

Neues Vertrauen in die Forschung

«Ich bin überzeugt, dass die weltweite Digitalisierung nicht der Hauptgrund für den derzeitigen Citizen-Science-Boom ist», sagt der Genfer Wissenschaftshistoriker Strasser. «Eine solch grosse Bewegung wird ebenso nicht aus purem Enthusiasmus in Gang gesetzt. Da stecken immer auch politische und gesellschaftliche Gründe dahinter.» Gegen Ende des 20. Jahrhunderts habe es einige Grossereignisse gegeben, die zu einem Misstrauen gegenüber der Forschung geführt hätten, sagt Strasser. «Die mit dem HIV-Erreger kontaminierten Blutkonserven in Deutschland beispielswiese. Die Art und Weise, wie die Tschernobyl-Katastrophe ausgelöst und wie damit umgegangen wurde, oder das Vorpreschen der Forschung im Bezug auf gentechnisch veränderte Lebensmittel. Citizen Science sehe ich auch als Weg, das Vertrauen in die Forschung wieder aufzubauen.»

Ein Brückenschlag zwischen Wissenschaft und Gesellschaft. Wie etwa das im Frühjahr gestartete Projekt «Open Nature». Dessen Initiator This Rutishauser, Geograf der Universität Bern, will damit mehr über den Klimawandel in der Schweiz herausfinden. «Blumen, Bäume und Tiere, sie alle reagieren auf die Klimaveränderung. Und sie sind allgegenwärtig: eine Buche, ein Kirschbaum oder eine ‹Söiblueme› steht bei jedem herum. Wir brechen die Klimadiskussion auf die unmittelbare Umgebung der breiten Bevölkerung herunter.»

This Rutishauser
This Rutishauser

Rutishauser räumt ein, dass die meisten Teilnehmenden des Projekts bereits eine gewisse Affinität zum Thema mitbringen. Wie der Hobby-Meteorologe August Bernasconi, der schon als Erstklässler am Wetter interessiert war: «Ein Bijoutier im Dorf hängte in seinen Schaukasten jeweils die aktuelle Wetterkarte der damaligen Schweizerischen Meteorologischen Anstalt aus. Ich ging jeden Tag auf dem Schulweg daran vorbei und begann, die Grosswetterlagen zu studieren.» In der 9. Klasse, im Winter 1962/63, machte er seine ersten Aufzeichnungen zur Seegfrörni. Damals lebte er in der Nähe von Thun. «Ich wollte Meteorologie studieren. Mein Traum war, an arktischen Expeditionen teilzunehmen. Doch es hiess, ich sei in den mathematischen Fächern zu wenig stark, um an die Uni zu gehen», sagt Bernasconi. Schliesslich ging er aufs Lehrerseminar. «Ich machte meine Leidenschaft zum Hobby. Und als Primarlehrer hatte ich Möglichkeiten, dieses in den Unterricht zu integrieren.»
 

Laien sind auch Experten

Die Biografie von August Bernasconi ist klassisch. Viele bekannte Naturforscher aus der Vergangenheit übten primär einen anderen Beruf aus. Der im 16. Jahrhundert tätige Zürcher Conrad Gesner war eigentlich Arzt. Im Bernbiet beschrieb Pfarrer Johann Jakob Sprüngli am Ende des 18. Jahrhunderts während 30 Jahren Wetter und Natur und hinterliess unzählige Tagebücher. Für Forschende wie den Berner Geografen Rutishauser sind solche Aufzeichnungen kostbar: «Wenn wir die ganz grossen wissenschaftlichen Durchbrüche in der Geschichte der Phänologie und der Klima-Impact-Forschung anschauen, beruhen diese häufig auf den Datenschätzen solcher Hobbyforscher. Leute, die grundlegende Arbeit für die Wissenschaft leisten.»

So ist auch August Bernasconi zu einem Experten geworden. Oder Amateur, wie die Vogelwarte Sempach ihre Hobby-Ornithologen nennt. Sie besuchen Kurse und verfügen über ein sehr grosses Fachwissen im Bezug auf die heimische Vogelwelt. Damit gewährleisten sie, dass die Forscher aus den gesammelten Daten präzise Schlüsse ziehen können.

Laut Matthias Kestenholz, Biologe und Mediensprecher der Vogelwarte, wurde 2009 ein Versuch durchgeführt. Damals fand ein grosser Einflug von Seidenschwänzen statt, nordische Singvögel, die nur bei Nahrungsknappheit bis in die Schweiz fliegen. «Wir riefen damals die breite Bevölkerung dazu auf, uns Beobachtungen zu melden. Dies klappte anfangs gut. Die Daten aus der Bevölkerung waren qualitativ mit denen der Amateure vergleichbar. Doch der Enthusiasmus der Bevölkerung nahm bereits nach wenigen Tagen ab während die Amateure weiterhin ihre genauen Beobachtungen machten.»

Auch bei «Open Nature», dem Projekt der Universität Bern, hat sich gezeigt, dass sich vor allem Menschen engagieren, die über ein gewisses Vorwissen verfügen. «Viele der bis jetzt rund 350 User sind bereits in irgend einer Form Experten. Wir haben etwa Naturheilpraktiker, die sowieso ihre Pflanzen suchen und diese kennen. Wir haben Biochemiker und Ärzte, aber auch Leute, die in den Bergen wohnen und schon immer ihren Blumengarten und ihren Apfelbaum beobachtet haben», sagt Rutishauser.

Qualitätskontrollen sind wichtig

Um die Korrektheit der Daten zu gewährleisten, finden Qualitätskontrollen statt: Einerseits können die User bestätigen, dass sie sich bei der angegebenen Beobachtung sicher sind. Allein das sei eine Hemmschwelle, die viele Ulkbeiträge ausschliesse, sagt Rutishauser. «Zusätzlich muss sich der User durch gewisse Fragestellungen durchklicken und Kategorien auswählen. Dadurch entsteht eine Distanz und damit eine Objektivierung.» Auch geben die Beobachter ihre Identität preis: «Durch die Logindaten wissen wir, wer die Person ist, und können sie kontaktieren, wenn eine Angabe unwahrscheinlich erscheint. Und rein statistisch gesehen machen wir uns die Macht von Big Data zu Nutze; sobald wir viele Angaben haben, können wir den Einzelwert innerhalb des grossen Ganzen berechnen. Jede Beobachtung ergänzen wir mit Qualitätsangaben und verwenden sie je nach wissenschaftlicher Fragestellung.»

Andere Projekte bauen anderweitige Hürden ein. So müssen etwa die Hobby-Neurologen des Projekts «Eyewire» zuerst einen Test mit bereits ausgewerteten 3-D-Bildern absolvieren. Sie verharren solange auf diesem Testlevel, bis sie die Bilder richtig deuten. Erst danach dürfen sie sich frischen Daten widmen.

Trotz akkurater Resultate sind nicht alle Citizen-Science-Projekte erfolgreich. Während einige hunderttausende Laien begeistern, bieten bei anderen nur Wenige ihre Mithilfe an. «Die Laienforscher brauchen einen gewissen Wow-Effekt, um ein Projekt toll zu finden. Dieser stellt sich insbesondere dort ein, wo die Person direkt betroffen ist, in der örtlichen Umgebung, oder in der Humanmedizin», sagt der Genfer Historiker Bruno Strasser. «Sehr erfolgreich war beispielsweise ein Projekt des Public Lab vom MIT nach der Ölkatastrophe im Golf von Mexiko 2010. Die Forscher entwickelten Ballone, an denen Kameras befestigt werden konnten. Diese schickten sie interessierten Laien in der Küstenregion, die den Ölteppich mit Hilfe ihrer Luftaufnahmen kartografierten und überwachten.» Dadurch entstand eine laufend aktualisierte Gefahrenkarte, essenziell für die lokale Bevölkerung, insbesondere für die Fischer.

Elfenbeinturm bleibt stehen

Wer innerhalb von Citizen-Science-Projekten Meilensteine der Wissenschaft sucht, findet nur wenige. Laut Bruno Strasser ist dies jedoch nicht ihr einziges Ziel. «Citizen Science soll genauso Verständnis schaffen. Zeigen, dass Forschung auch Ungewissheiten produziert. Dass Experimente schief gehen können. Nicht zuletzt geht es auch um das Verständnis für die Kosten der Forschung, der Verwendung der Steuergelder.»

Die Intention ist klar. Doch der Sprung der Forschung in den Pool der Amateure birgt ein gewisses Wagnis: «Das wohl gefährlichste Zitat stammt vom republikanischen US-Präsidentschaftskandidaten, Ben Carson. Er sagt in seinen Reden immer wieder: ‹die Arche Noah ist von Amateuren gebaut worden, die Titanic von Experten.› Solche Ansichten gefährden natürlich das Ansehen der Wissenschaft. Citizen Science ist hoffentlich nicht der Auslöser, dass wir anfangen, der professionellen Forschung den Rücken zu kehren.»

Auch This Rutishauser von der Universität Bern ist überzeugt, dass Wissenschaftler nicht durch Laien ersetzt werden können. Den Elfenbeinturm brauche es weiterhin: «Seine Fenster gehen vielleicht auf und die Türen sind offen. Die Wissenschaftskommunikation des Nationalfonds läuft seit einiger Zeit unter dem Namen Agora, dem griechischen Marktplatz, auf den man ging, um zu diskutieren und Wissen zu tauschen. Das ist das perfekte Label für das, was jetzt passiert. Es braucht aber weiterhin auch die Leute im Elfenbeinturm, die ihre ganz fachspezifische, detaillierte, theoretische Forschung betreiben.»

Schweizer Meldeplattformen

Info Flora
Online-Feldbuch für Hobby-Botaniker
Anbieter: Nationales Daten- und Informationszentrum der Schweizer Flora

Open Nature
Beobachtung von Jahreszeiten und Wetterextremen
Anbieter: Geografisches Institut der Universität Bern

Ornitho
Infozentrale für Ornithologinnen und Ornithologen
Anbieter: Vogelwarte Sempach

Phänonet
Jahreszeitliche Beobachtungen aus der Natur
Anbieter: Globe Schweiz, MeteoSchweiz, ETH Zürich

StadtWildTiere
Beobachtung von Wildtieren in den Siedlungsgebieten
Anbieter: Verein StadtNatur

Web Fauna
Beobachtung von Wildtieren
Anbieter: Centre Suisse de Cartographie de la Faune (CSCF), Koordinationsstelle für Amphibien- und Reptilienschutz (karch)

Internationale Citizen-Science-Projekte

«Old Weather Project» – Schiffslogbücher transkribieren

«Penguinwatch» – Pinguine zählen

«Cell Slider» – Krebszellen finden

«EyeWire» – Neuronen in 3-D kartografieren

«GalaxyZoo» – Galaxien klassifizieren

«Gulf Coast» – Luftaufnahmen vom Ölteppich machen
 (Projekt abgeschlossen

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