Tim Adams
08.04.2012 | 15:00 5

Astronomie von unten

Open Science Immer mehr Forscher laden Rentner, Lehrer und Studenten auf Webseiten ein, ihnen bei der Arbeit zu helfen. Charles Darwin machte das auch so – damals per Post

Diese Winkel des Universums hat zuvor wahrscheinlich noch kein Mensch gesehen. Und nun sind es Laien, einfache Leute, in den wenigsten Fällen echte Wissenschaftler, die diese Winkel auf der Webseite Galaxy Zoo untersuchen, katalogisieren und kartografieren. Sie beugen sich über Bilder unbekannter Galaxien, die von dem sogenannten Hubble-Teleskop der Nasa aufgenommen wurden. Darauf sind die unterschiedlichsten Formen ebenjener Galaxien zu sehen: chaotisch aussehende Wirbel, prächtige Spiralen und unwirklich anmutende, zigarrenförmige Lichtblitze. Es dauert ein paar Minuten, um eine jede zu verstehen, zu beschreiben und zu notieren: Ist sie elliptisch oder doch eine Spirale, erscheint sie ebenmäßig oder ausgefranst?

Galaxy Zoo gibt es nun seit fünf Jahren. Mittlerweile ist die Webseite zu einem der vielleicht größten Wissenschaftsprojekte geworden, die es je gegeben hat. Über 250.000 aktive „Zooites“, wie sich die Laienforscher nennen, aus über hundert Ländern, beteiligten sich bisher an der Klassifizierung von abertausenden Bildern aus dem All. Sie haben damit eine Karte des Universums erstellt, die man lange nicht für möglich gehalten hätte. Dank dem Engagement dieser Laien sind mehr als 30 peer-reviewete Paper entstanden, wurde eine wirklich richtungsweisende Entdeckung gemacht. Und sind, nicht zuletzt, zahlreiche neue Freundschaften geknüpft worden.

Natürlich verfügt so eine Webseite längst über ihren eigenen Mythos. Wie die meisten guten Ideen entstand auch die zur Gründung von Galaxy Zoo abends in der Kneipe. Im Sommer 2007 trafen sich der junge Astrophysiker Kevin Schawinski und sein Freund und Kollege Chris Lintott im legendären Oxforder Pub Royal Oak auf ein Bier. Wie üblich ging es darum, wie anstrengend die Arbeit mal wieder sei. Schawinski, der normalerweise die Genese von Sternen untersucht, hatte die These aufgestellt, dass Sterne entgegen der gängigen Meinung nicht nur in älteren (10 Milliarden Jahre alten) elliptischen Galaxien, sondern auch in jüngeren spiralförmigen entstehen können.

Gewaltige Resonanz

Um diese Annahmen beweisen zu können, hätte er nun auf Bildern des Alfred P Sloan Digital Sky Survey eine Million Galaxien untersuchen müssen. Da aber kein Computer die Muster, die er brauchte, genau erkennen konnte, blieb ihm nichts anderes übrig, als die Bilder selbst zu sichten. So hatte er also eine Woche lang vor diesen Aufnahmen gesessen und die riesige Zahl von 50.000 Bildern geordnet und klassifiziert.

Mehr aus Spaß dachten die beiden Freunde darüber nach, ob sich nicht ein paar Freiwillige finden ließen, um bei dem Projekt zu helfen. So kamen sie auf die Idee, eine Seite im Internet einzurichten, damit interessierte Amateure ihre Bilder klassifizieren könnten. Als Vorbild diente dabei das sogenannte Stardust@Home-Project, das die Nasa im Jahr 2006, also im Jahr zuvor, begonnen hatte, um unscharfe Bilder der Teilchenkollektoren („stardust interstellar dust collector“) von Leuten nach winzigen Partikeln durchsuchen zu lassen.

Schon wenige Wochen später ging die Seite an den Start und die Resonanz war gewaltig. Bereits nach 24 Stunden erhielt Galaxy Zoo beinahe 70.000 Klassifizierungen pro Stunde; schon bald darauf schaffte die Community mehrere „Kevin-Wochen“, also 50.000 Bilder, pro Stunde. Noch mehr überraschte die Wissenschaftler die große Genauigkeit und Qualität der Interpretationen. Den Zoowärtern, wie die beiden in ihrem Forum bald genannt wurden, standen eine ganze Reihe von Doppel- und Mehrfachklassifizierungen zur Verfügung, die sie miteinander vergleichen und dadurch Fehler korrigieren konnten.

„Wir haben zuerst daran gedacht, den Leuten so eine Art Gebrauchsanweisung an die Hand zu geben“, sagt Lintott, „aber wir haben schnell gemerkt, dass es viel besser ist und den Leuten mehr Spaß macht, wenn wir sie einfach machen lassen. Allein dadurch, dass es so viele waren, ergab sich für uns wissenschaftliche Genauigkeit.“

Rentner, Lehrer, Studenten

Galaxy Zoo entwickelte schnell ein Eigenleben. „Schon früh kam uns der seltsame Gedanke“, erinnert sich Schawinski, „dass wir den weltgrößten Supercomputer entwickelt hatten. Es gab ihn zwar nicht wirklich, aber er existierte in den Köpfen unserer Mitstreiter und entstand aus deren kollektiver Intelligenz. Ein globales Gehirn, das seine Aufgaben mit ungeheurer Geschwindigkeit und Genauigkeit bearbeitet.“

Eine weitere große Überraschung bestand darin, dass die Zooites sich spontan in Communitys aufteilten, ganz von selbst, wie man das normalerweise von jenen Gruppen kennt, die sich bei Wikipedia engagieren. Beinahe von Anfang an war der Zoo damit fast vollständig autonom organisiert.

Wer aber sind diese Leute? Einige der freiwilligen Helfer sind pensioniert, andere nutzen die Seite, um sich nach Feierabend zu entspannen, manche sind Lehrer oder Studenten. Lintott und Schawinski haben vor kurzem eine Studie in Auftrag gegeben, um mehr über die Motivation ihrer Citizen Scientists zu erfahren. Fast die Hälfte von ihnen gab an, sie wollten sich einfach nur an einem nützlichen Forschungsprojekt beteiligen. Andere trieb Neugier an, faszinierte die Schönheit der Aufnahmen. Oder schlicht die Teilnahme an einer Community.

Mühevolle Kleinarbeit

Sollten den beiden Forschern jemals die Galaxien ausgehen, es gäbe bestimmt genügend andere Projekte, mit denen man die Citizen Scientists nach Feierabend beschäftige könnte. Galaxy Zoo hat schon jetzt ein kleines Sonnensystem verwandter Projekte – Zooniverse genannt – ins Leben gerufen: dazu gehört eine Seite zur Mond-Kartierung ebenso wie das sehr außergewöhnliche Old-Weather-Projekt.

Dafür wurden unzählige Seiten handschriftlich von Kapitänen verfasster Logbücher eingescannt und online gestellt, ­denen die freiwilligen Forscher nun in mühevoller Kleinarbeit Wetterberichte entnehmen sollen. Anhand dieser Daten kann unser Verständnis des Klimawandels erweitert und mit den Aufzeichungen verglichen werden, die aus einer Zeit stammen, in der es noch keine Wetterstationen gab. Darüber hinaus liefert das Projekt auch Erkenntnisse über die Verbreitung von Infektionskrankheiten. Oft dehnten die sich von Hafen zu Hafen aus.

In anderen Wissenschaftsbereichen, zum Beispiel in der Biologie, stellt diese offene Form der Zusammenarbeit nichts Neues dar. Durch das Internet kann lediglich eine exponentiell größere Dimension und Reichweite erzielt werden.

Professor Jim Secord leitet das Darwin Project in Cambridge, das seit beinahe 40 Jahren die Briefe von Charles Darwin editiert. Bislang sind 16 von geplanten 30 Bänden erschienen. Secord sieht in dem riesigen Darwinschen Netzwerk aus Hobby-Botanikern, Ornithologen, Dorfpfarrern und Taubenzüchtern, auf das er für die Erhebung seiner Beobachtungsdaten zurückgriff, einen Vorläufer jenes Netzwerks, der heute für Galaxy Zoo in aller Welt arbeitet.

Citizen Science

„Darwin hätte das Internet geliebt“, sagt Secord, „er korrespondierte mit Menschen auf der ganzen Welt, die sich mit seltenen Arten besonders gut auskannten.“ Die meisten waren keine professionellen Wissenschaftler, sondern Amateure, die Darwins Arbeit kannten und glaubten, etwas zu ihr beitragen zu können. Darwin ermutigte sie, indem er minutiös auf jeden Brief antwortete – so entstanden 30 Briefbände, ein Lebenswerk.

Die wissenschaftliche Arbeit von Amateuren war im 18. Jahrhundert ziemlich normal. Die arbeitende Bevölkerung nahm in den Wirtshäusern der westlichen Hauptstädte beispielsweise an informellen Treffen der Linné-Gesellschaften teil. Und tauschte sich dort über die Taxonomie der örtlichen Flora und Fauna aus.

Der Geist dieser Teilzeit-Datensammler hielt sich insbesondere in der Vogelkunde bis weit ins vergangene Jahrhundert hinein, obwohl sich die Wissenschaft an den Universitäten bereits professionalisierte und immer stärker spezialisierte. Erst durch diese Entwicklung wurden Hürden zwischen Amateuren und Profis errichtet: Plötzlich schützten Wissenschaftler, die Karriere machen wollen, ihre Daten, und damit ihre Chancen auf Drittmittel und Förderung.

Insofern kann man die neuerliche Begeisterung für Citizen Science als eine natürliche Verbündete der Open-Science-Bewegung bezeichnen, die sich für Zusammenarbeit, Datenaustausch und freie Veröffentlichungen im Netz stark macht, damit eine größere Anzahl von Menschen von den Erkenntnissen profitieren kann. Es ist verlockend, durch Offenheit eine grundlegende und grundsätzliche Veränderung zu schaffen. Selbst wenn Chris Lintott von Zooniverse zu Recht bemerkt: „Unglücklicherweise sind es gerade zumeist die jüngeren Wissenschaftler, die am meisten zu verlieren haben, wenn sie nicht auf herkömmliche Weise veröffentlicht werden.“

Tim Adams arbeitet als Reporter beim Observer

Übersetzung: Holger Hutt

Kommentare (5)

Jörg Friedrich 12.04.2012 | 14:38

Das Durchforsten und Katalogisieren von Fotos hat nichts mit Citicen Science und auch nichts mit der Korrespondenz eines Charles Darvin gemein, sondern allenfalls mit Ausbeutung. Dass man die Naivität von fleißigen Laien ausnutzt um Geld zu sparen das man für wenig wichtige Forschungsprojekte von staatlicher Seite nicht bekommt, ist doch nicht lobenswert sondern sollte scharf kritisiert werden.

Die so beschäftigten Laien sind reine Lakaien, die das ausführen, was der leitende Forscher ihnen vorgibt. Sie entwickeln keine eigenen Hypothesen, sie gehen keinen ungewöhnlichen Ideen nach, sie machen einfach nur das, was jeder Großcomputer auch könnte - wenn man sich ihn nur leisten könnte. Hier wird, so könnte man es positiv formulieren - nicht der Mensch durch den billigeren Computer ersetzt, sondern umgekehrt der teure Computer durch den kostenlosen Enthusiasten.

Zweierlei passiert auf diese Weise:
1. Dem Laie wird die Illusion gegeben dass er wirklich an der Forschung teilhätte, so schluckt er als Steuerzahler natürlich die Ausgaben für die Forschung besser, ohne sich zu fragen, ob er selbst etwas davon hat - er glaubt ja, er sei sogar ein Teil davon. Er verfolgt nicht mehr kritisch, ob die Ausgaben wirklich angemessen sind und ob die Forderungen der Wissenschaft gerechtfertigt sind, sondern unterstützt sie kritiklos.
2. Kreativität für echte Citicen Science wird gebunden. Denn die ist möglich, auf vielen Gebieten, und sie wird durch ernst gemeinte Open Science natürlich unterstützt. Wenn Fachliteratur und Beobachtungsdaten wirklich frei verfügbar sind, dann können Freizeitforscher sehr schnell tatsächlich neue Hypothesen bilden und prüfen. Davor hat der etablierte Wissenschaftsbetrieb natürlich Angst - und stellt die naiven Kleinen mit Fleißarbeiten ruhig.

gweberbv 12.04.2012 | 19:19

@Jörg Friedrich

Ich habe den Eindruck, dass Sie/du da einiges in den falschen Hals bekommen haben/hast.

a) Kaum jemand, der auf astronomischen Aufnahmen Galaxien katalogisiert oder in alten Logbüchern nach Beschreibungen des Wetters fahndet, düfte die Vorstellung haben, auf Augenhöhe mit den professionellen Forschern Wissenschaft zu betreiben. Stattdessen ist das ein Zeitvertreib wie Minesweeper spielen oder auf Moorhühner zu ballern (also entspannende Beschäftigungen, um eine Viertelstunde Leerlauf zu überbrücken). Die Leute werden also nicht ausgenutzt, sondern erledigen bei ihrem Zeitvertreib nebenbei etwas sinnvolles/nützliches.

b) Die Fähigkeit Strukturen zu erkennen (seien es die Formen/Bedeutungen von sichtbaren Objekten oder auch die "Logik" hinter Zahlenfolgen) ist schon bei kleinen Kindern der Leistung von irgendwelchen "Supercomputern" weit überlegen. Die Eigenschaft einer Galaxie, dass sie "irgendwie spiralenförmig" aussieht, ist nämlich aberwitzig schwierig in einen Programmcode zu übersetzen. Zeigt man stattdessen einem Zehnjährigen ein paar Bilder solcher Galaxien als Beispiel, wird sein Gehirn spielend in der Lage sein, unzählige "irgendwie ähnlicher" Objekte zu erkennen - bis dem Kind irgendwann langweilig wird. Und sollen stattdessen die Zeichnungen von Katzen in expressionistischen Gemälden entdeckt werden, dann wird das unser Kind höchstwahrscheinlich auch besser machen als ein Computerprogramm, in dessen Entwicklung hunderte Mannjahre von hochbezahlen Experten geflossen sind. Noch ein Beispiel: Man lasse mal ein Computer-Programm nach den 1001 Dingen suchen, die auf einer Röntgen- oder MRT-Aufnahme irgendeines Körperteils "auffällig" aussehen können. Fazit: Es gibt eine ganze Reihe von Aufgaben, die nicht effektiv automatisiert werden können, ganz egal wieviel Geld man in die Technik zu stecken bereit ist.

c) Laien haben in den meisten Bereichen der Forschung nicht den Hauch eine Chance, sich unabhängig von den Profis eine fundierte Meinung über Sinnhaftig bzw. Angemessenheit von Forschungsausgaben zu bilden. Ohne Vermittlung beispielsweise durch fachlich halbwegs kompetente Journalisten läuft da null. Ob jemand, der in der Mittagspuase ein paar Dutzend Galaxien katalogisiert hat, den Forschungsausgaben für die Astronomie nun positiver gegenüber steht - who knows? Faktisch haben Laien dabei ohnehin nix zu melden - es sei denn, sie gehören zu den vielleicht 0,1% der Bevölkerung, die sich hin und wieder mal ihren Abgeordneten melden oder gar noch die Mitglieder der Wissenschaftsauschüsse der Parlamente benennen können.

d) Freizeitforscher bzw. Privatgelehrte können heute nur noch in Nischenbereichen signifikant zur Forschung beitragen. Das liegt nicht daran, dass es bei ihnen keine Kreativität/Begeisterung oder Fähigkeiten gäbe, sondern einfach an der Professionalisierung des Wissenschaftsbetriebes. Eine Analogie: Konnten vor 50 Jahren noch "Freizeitsportler", die den größten Teil des als Tages Schreiner oder Versicherungsvertreter verbrachten, bei Weltmeisterschaften und Olympischen Spielen Medaillen erringern, werden viele Bereiche des Sports heute durch Profis dominiert, die sich mit nix anderen als ihrer sportlichen Leistungsfähigkeit zu befassen haben und daneben noch Zugrff auf allerlei technische und medizinische Hilfe haben. Ähnlich ist es heute in den meisten Gebieten der Forschung: Um sich überhaupt die Grundlagen zu erarbeiten, müssen gut und gerne 5 bis 8 Jahre Ausbildungzeit aufgebracht werden. Wer dann für seine Arbeit auf technisches Gerät angewiesen ist, hat darauf als Freizeitforscher ohnehin keinen Zugriff (die Superreichen einmal ausgenommen). Theoretiker hätten eher eine Chance, aber da stellt sich dann die Aufgabe, irgendetwas derart exotisches für sich zu erarbeiten, dass es keiner der "Profis" im Vorbeigehen abgrast. Für die meisten wissenschaftlichen Fragestellen gut halt "Wäre es einfach, hätte es schon jemand vor uns gemacht.".