公眾科學的歷史演進及其發展動因

柳洲

摘要：公眾科學是科學自身的發展與人類社會進步的雙重作用結果。近代以來，在自然志研究傳統的影響下，公眾科學經歷了漫長的、自發的萌發過程，進入21世紀，公眾科學正式誕生，并開始了建制化的發展。公眾科學的發展動因，既包括科學研究的內在驅動因素，也包括來自外部技術經濟社會環境的拉動因素。其中，內在驅動因素主要有數據采集和處理需求、降低科研成本的需求；外部的拉動因素主要涉及電子信息和網絡技術的發展、高等教育大眾化和普及化，以及更加有效的科學傳播和科學民主化等方面的需求。面向未來，亟須解決公眾科學的數據質量和開放共享問題，以及研究活動中的公平、信任等倫理道德問題。同時，還需要加強公眾科學的多元科學層面的研究工作。

關鍵詞：公眾科學；歷史演進；階段；動因

中圖分類號：G301，G32，N09文獻標識碼：A文章編號：1672原4496（2021）01原116-05

基金項目：國家社會科學基金項目野大數據時代科技創新模式的新變革與對策研究冶淵15BGL035冤遙

科學作為推動人類社會進步的驅動力量，與社會公眾發生著多種形式的復雜聯系。自19世紀中葉，《科學美國人（Scientific American）》《自然（Nature）》《科學（Science）》等國際著名期刊就從科學傳播的角度，刊發了大量涉及科學與公眾關系的文章。進入20世紀，科學與公眾的關系更加緊密、更加復雜。20世紀下半葉，人們更多地從科技風險防范的視角，關注科學與公眾的關系，探討公眾如何參與科學事務。英國學者Alan Irwin在1995年最早提出了公眾科學（Citizen Science）一詞。1996年，美國學者Rick Bonney從科學研究的角度，獨立提出了公眾科學一詞，并將其界定為公眾參與科學研究。進入新世紀，隨著新一代信息聯網技術的快速發展和廣泛應用，以及高等教育的普及，越來越多的公眾參與到科學研究活動中，不僅形成了“公眾科學”運動，而且在最近幾年逐漸成為一個新的研究領域，得到了越來越多的關注。

一、公眾科學的歷史演進

英國學者Alan Irwin和美國學者Rick Bonney界定的公眾科學，雖然都指向公眾與科學的關系，但前者主要關注的是，公眾如何更加平等地參與科學事務，如何規避科技引發的風險，促進科學更好地發展。Irwin界定的公眾科學可以稱之為“民主型”公眾科學。Bonney界定的公眾科學，主要關注公眾如何參加科學研究活動，如何降低科學研究活動中的科研成本，提高科技創新的效率，可以稱之為“效能型”公眾科學。雖然民主型公眾科學被提出的時間早于效能型公眾科學，但是效能型公眾科學得到了更加廣泛的認可和傳播。為此，公眾科學的核心內涵是公眾參與科學研究。公眾科學雖然是一個比較新的名詞，但是其所指涉的活動，即公眾參與科學研究，卻是一個相當古老的人類實踐，并可以將其演化過程簡單劃分兩個階段：一是21世紀之前的基于自然志傳統的自發萌發階段，二是進入21世紀后的建制化發展階段。

公眾科學的自發萌發階段，從近代開始，一直持續到20世紀末期，是一個漫長的歷史過程。作為一種公眾參與科學研究活動的現象，公眾科學幾乎可以溯源到古希臘時期，相當于自然志的研究歷史。當然，如果認為近代以來現代意義的科學才誕生，那么公眾科學的萌發時間應當在17世紀或更早一些。實際上，自從近代科技社團形成以來，就或多或少地存在一些普通公眾在專業人士的指導下參與科學研究的活動。在18世紀的自然志研究領域，出現了較大規模的普通公眾參與科學研究活動現象。18世紀上半葉，挪威主教約翰·恩斯特·岡內魯斯（Johan Ernst Gunnerus）在政府的支持下，組織了一批牧師，幫助自己觀察和收集挪威的自然事物[1]；著名的瑞典生物學家林奈（Carlvon Linné）也在一批植物學愛好者的幫助下，發展和完善了植物分類。進入19世紀，越來越多的自然志研究成果是專業人士指導下未經訓練的公眾幫助完成的[2]。

20世紀初，非盈利環保組織奧杜邦學會（National Audubon Society）的鳥類學家查普曼（ Frank M.Chapman）提出了一個長期的“圣誕節鳥類清查”行動計劃，這項活動一直延續至今。100多年來，該活動吸引了近5000萬鳥類愛好者的參與，積累了大量數據。1911年以來，美國變星觀測者協會組織會員收集了有關變星（variable star）的數據，100多年來，這些業余天文學家收集、評估、分析、發布和歸檔了大量有關變星的觀測數據，并將這些數據提供給專業的天文學家、研究人員。1931～1933年，有科學家借助信息技術———英國廣播公司（BBC）的廣播，邀請聽眾參加現科學研究；其中，公眾的職責主要是提供相關數據和觀察結果[ 3 ]。20世紀70年代，英國蝴蝶監測計劃、北美蝴蝶協會的蝴蝶計數計劃先后啟動，吸引了大批公眾的持續參與。他們收集的數據已成功用于預測蝴蝶棲息地的質量[4]。在天文學、生物學和環境科學等領域，出現了越來越多公眾參與科學研究的項目，并開始引起了人們的關注。1989年第一期《麻省理工學院科技評論》首次出現了用于表述該現象的合成詞———公眾科學。1995年和1996年，Alan Irwin和Rick Bonney分別獨立提出并界定了公眾科學一詞。

21世紀，公眾科學進入了建制化發展階段。在這一階段，公眾科學的項目數量急劇增加，無論是在歐美發達國家，還是在亞非拉的發展中國家，世界各地正在開展成千上萬的公眾科學項目，并吸引了數百萬個普通公眾參與科學研究[5]。在美國，國家科學基金會（NSF）、國防部（DOD）、能源部（DOE）、海洋與大氣管理局（NOAA）、國家航空航天局（NASA）、國立衛生院（NIH）等10多個部門都設立了公眾科學項目。截止到2018年財年，美國聯邦政府資助的公眾科學項目接近500項，其中，2018年財年資助的數量為87項。在美國，聯邦政府還專門建立了一個公眾科學網站，展示由聯邦政府資助的公眾科學項目。歐盟最大的科研和創新資助計劃“Horizon 2020”，也有大力支持公眾科學的經費投入。澳大利亞政府發布了全國公眾科學的愿景。

公眾科學的社會建制化發展還表現為以下三個方面。其一是多個國家成立了一大批支持和幫助科學家和普通公眾更好開展公眾科學項目的科技社團組織，主要有美國的公眾科學協會、歐洲的歐洲公眾科學協會、澳大利亞的公眾科學協會、伊比利亞美洲參與式科學網絡等。其二是美國公眾科學協會（Citizen Science Association）與Ubiquity出版公司（Ubiquity Press Ltd）合作創建了開放期刊《公眾科學：理論與實踐（Citizen Science： Theory and Practice）》，定期組織公眾科學國際學術會議。其三是美國在2016年頒發了《眾包和公眾科學法》。此外，“Citizen Science”一詞在2014年6月被牛津英語詞典收錄，并被定義為普通公眾與專業科學家和科學機構合作或在其指導下進行的科學工作。一些學者不僅把公眾科學解釋為一場運動，更把其作為一個獨特的研究領域[5]。

目前，公眾科學已經成為科學研究的新模式，引發了科學家與公眾合作研究的新熱潮。近年來，與公眾科學相關論文數量在爆發式增長，并得到了頂級學術期刊的關注。在“WEB of SCIENCE”數據庫，以“Citizen Science”（包括Crowd Science、Community Science等）為主題的學術論文，在2010年以前，總數不到100篇；2012～2014年，每年的論文數量都在100篇以上；2015和2016年達到了300多篇，2017年之后攀升到每年500篇以上。此外，著名的學術期刊《自然》和《科學》也在2015年之后多次刊發與公眾科學相關的學術論文，專門介紹公眾科學發展現狀，以及下一步發展需要解決的問題[6]。在我國的CNKI數據庫中，標題中含有“公眾科學”的公眾科學相關論文首次出現在2013年，2018年之前的論文總量只有10篇，2018年和2019年的論文數量躍升到每年10篇左右。

二、公眾科學的發展動因

公眾科學成為科學研究的新模式和新熱潮，雖然源于自然志的傳統，但是其發展動因，既包括科學研究的內在驅動因素，也包括來自外部技術經濟社會環境的拉動因素。

科學研究數據的采集、分類和分析的需求，是驅動公眾科學發展內在的、根本性的驅動因素。科學研究活動，實質上是通過科學觀察或科學實驗獲取數據，并對其進行加工處理，進而獲取關于自然、生命和行為等方面的信息和知識。就自然志的研究而言，其數據來源于野外廣泛空間中的動物、植物或其他事物的觀察。專業科研人員的時間和精力非常有限，很難完成大時空跨度的觀察。但是，通過廣泛招募有興趣的普通公眾，委托他們在廣闊的空間范圍和時間范圍內進行觀察，就使專業科研人員原本不可能開展的研究，具有了可能性。公眾科學之所以能夠興起，主要的驅動力就是其在一定程度上解決了數據采集和處理的難題。在20世紀，在生物學、環境科學、天文學等學科領域，相當多的公眾科學項目都是側重于數據的采集和處理。特別是伴隨著大科學時代的到來，來自世界各地的科學家分工合作，在所要觀察的地域，甚至在全球范圍內建立觀測和分析網絡，組織普通公眾參與數據采集和處理，為數據密集型科學的發展奠定基礎。例如1995年在美國發起的GLOBE項目通過建立覆蓋全球的網絡組織，招募了100多個國家的教師、學生和普通公眾，分別對當地的環境進行觀察，實現了當地環境與整個地球系統連接，有助于開展全球范圍的大數據研究。

降低科研成本，是驅動公眾科學發展的內在的、直接的動因。這種成本的降低不僅是因為專業科研人員的時間精力有限，更是因為許多科研項目涉及科研經費問題。大多數公眾科學項目，通過招募志愿者的方式，以極低的成本利用志愿者提供的智力資源以及計算資源，達到數據采集和處理的目的。根據Sauermann和Franzoni等對Zooniverse網站上的太陽風暴觀測儀、銀河動物園超新星、銀河動物園哈勃、月球動物園、舊天氣、銀河計劃和星球獵人等7個公眾科學項目的估算，在2010年的180天里，共有100386個公眾參與了上述項目的研究工作，總共無償貢獻了129540小時的工作。如果按照一名本科研究助理的基本工資12美元/小時計算，公眾們相當于捐款了1554474美元，為每個項目平均節省了20多萬美元[7]。Theobald等調查了388個關于生物多樣性的公眾科學項目，這些項目每年招募了136萬～228萬名志愿者，這些志愿者每年能夠為項目研發貢獻6.67億～25億美元[8]。

信息和網絡技術的迅猛發展，為公眾科學發展提供了最為重要的外部拉動力。上世紀90年代，互聯網快速發展，并在全球范圍內得到了廣泛使用。一方面有助于提高公眾科學項目的知名度和影響力，有助于在全國甚至全球范圍吸引和招募更多的志愿者；另一方面，也有助于志愿者更加方便地和項目的組織及專業技術人員更好地交流溝通，及時地獲得必要的指導；同時，還有助于更好地將收集到的數據提交給項目組，或者通過網絡利用志愿者自身電腦的算力，處理數據（有時是通過軟件自動的運行，有時是借助游戲的形式），以及形成解決問題的方案。特別是在新世紀，隨著智能手機的普及，快速發展的移動互聯網進一步提高了溝通交流的便利性，并成為拉動公眾科學發展最為關鍵的力量。此外，傳感器與芯片的成本日趨低廉，各類傳感器與攝像頭被嵌入到智能手機之后，借助一些APP，數據的收集和分析變得非常便捷、快速和經濟。當前，基于互聯網的便攜式移動通訊設備和智能終端為公眾科學項目提供了廣泛連接，使信息能夠跨越地理空間在公眾與專業科學團隊間便捷地傳遞[9]。總體上看，日趨成熟的信息網絡技術與工具，為公眾科學的發展提供了最為重要的外部拉動力。

公眾知識水平和素養的提升是支撐和拉動公眾科學發展的又一個重要的外部力量。第二次世界大戰結束后，全球經濟開始復蘇，并對勞動者的素質提出了更高的要求。以美國為代表，世界上大多數國家，開始提高勞動者接受教育的年限，并加強了高等教育。上世紀中葉，美國率先進入高等教育的大眾化發展階段；20世紀60年代后期，美國的在校大學生數量達到了適齡人口的50%以上；此后，美國又進一步邁向高等教育的普及化階段[10]。隨著高等教育的大眾化和普及化，越來越多的公眾擁有了較高的科學素養，不僅具備了收集并處理科研數據的基礎性的能力，而且部分公眾還具備和專業人員探討科學問題、開展科學假設的創建和檢驗等方面的工作。另一方面，隨著國民整體生活質量和科學素養的提升，民眾在擁有更多的閑暇時間之后，形成了更高層面的認知追求，因而有更大的意愿參與到公眾科學的研究中。

社會提高公眾科學素養的需求，是拉動公眾科學發展的外在政策性力量。由于公眾在參與科學研究的過程中，能夠進一步體驗科學、提高自身科學素養。和傳統的“自上而下”型的灌輸式科學普及比較，公眾科學具有了主動參與、體驗式的科學傳播效果，能夠更好地實現提高公眾科學素養的目的，因此，政策制定者和決策者，通常將公眾科學視為實現科學教育目標的一種非正式方式。無論是在美國還是在其他國家，都有大量的公眾科學項目屬于科學傳播型的項目。政府支持公眾科學的目的之一就是為了提高公眾的科學素養。歐洲公眾科學協會的發展戰略明確強調，公眾科學是一種科學傳播的方法，其目的之一就是促進公眾的科學素養。

科學民主化的需求，是拉動公眾科學發展的外部文化性和政治性力量。2015年歐盟公眾科學協會（ ECSA）發布了公眾科學的十項原則，并明確指出，不僅要關注組織公眾科學活動數據的收集和處理，而且要關注公眾參與科學項目次生結果，即公眾科學的開放性、科學的民主性。公眾科學的民主性，反映了公眾科學項目的研究議程與公共利益的關系。近年來，隨著生態環境與可持續發展領域的公眾科學在全球范圍的蓬勃發展，公眾科學的實踐者中，越來越多的人將“民主型”的公眾科學視為自己的公眾科學實踐目標，特別是在涉及環境監測和環境正義的項目中，一些公眾科學項目的組織者和參與者在積極尋求權力，挑戰大型政府、企業甚至學術研究團體的利益。他們的這種對權力的尋求，正在改變地方、區域、國家甚至國際社會的權力狀態和文化狀態。這一追求正在成為拉動公眾科學發展的不可忽視的外部力量。

三、公眾科學的發展與展望

當前的公眾科學熱潮是科學自身的發展與人類社會進步雙重作用的結果，是歷史的必然。在近代科學革命發生之后，作為人類實踐活動的一種重要形式，科學開啟了專業化、建制化的發展進程。科學研究的主體變成了受過專業訓練、具有專業知識和技能的科學家，普通公眾逐漸成為外在于科學研究活動的旁觀者，成為科學知識的傳播對象。19世紀后期，科學（家）和公眾的分化與分立基本完成，20世紀上半葉科學技術的迅猛發展導致科學與公眾之間的互動關系日益受到關注。

近代以來，隨著科學的迅猛發展，科學造福人類的第一生產力功能日益強大，各個國家都在設法加強科技創新人才的培養、增加科技研發投入，提高國家的科技創新能力。在這一過程中，高等教育實現了大眾化和普及化，越來越多的公眾成為有知識、有能力、有閑暇的志愿者，參與科學研究，催生了Rick Bonney界定的“效能型”公眾科學。與此同時，科學對外部自然和社會環境的負面影響越來越顯著，特別是到了20世紀中葉，科技引發的風險問題已經不容忽視，公眾成為科學政策制定等科學事務的利益相關者，為了自身的利益，積極參與科學事務，促進Alan Irwin所界定的“民主型”公眾科學的發展。當前，“效能型”公眾科學和“民主型”公眾科學已經合流，并和“E-science”“Science 2.0”、數據驅動型科學研究范式交織在一起，推動著新世紀的新一輪科技革命。

可以預見，公眾科學的熱潮正在常態化為一種重要的科學研究模式。展望未來，為了公眾科學能夠進一步行穩走遠，一方面需要解決低成本的實時傳感器、網絡與基礎設施建設等技術工具層面的問題，以及志愿者的招募與激勵、社區決策能力、融資模式、合作網絡建設等特定管理問題。另一方面，還需要大力研究和解決數據相關的問題。其一是數據質量問題。當前，許多科研人員借助公眾科學開展研究，但是，如果志愿者提供的數據不可靠，其研究結論就有可能是錯誤的。公眾科學的數據質量已經引起了人們的關注，只有確保公眾科學項目具有足夠的嚴格性、數據的質量足夠高，公眾科學項目才能贏得其他科學家和決策者的尊重，吸引更多的參與者，并獲得來自政府和社會組織的持續性資助。其二是數據的公開性和可獲得性。目前，學術界正在發生一場開放科學運動。鑒于公眾科學因向社會招募大批志愿者，公眾科學本身也具有開放性。開放性要求公眾科學項目在數據方面具有一定的共享性，并確保項目數據能夠以開放格式被訪問和發布。但是，具體的時間和開放條件，需要利益相關各方的協商。其三是公眾科學開放數據還涉及數據的所有權的問題。例如，公眾作為志愿者，對自己收集和處理的數據，到底擁有什么樣的權利？專業科研人員和公眾分別擁有什么樣的權利，對彼此才是公平的？

除了數據問題，公眾科學的可持續發展，還涉及操作層面的知識產權問題，以及其他的倫理道德等方面的問題。當然，為了更好地解決上述問題，形成最佳實踐，還需要進一步開展關于公眾科學的元科學研究，主要包括研究對象的本體論探究、研究進路和方法體系的選擇、理論體系的構建等多個方面。

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責任編輯：李飛