公众科学的历史演进及其发展动因

柳洲

摘要：公众科学是科学自身的发展与人类社会进步的双重作用结果。近代以来，在自然志研究传统的影响下，公众科学经历了漫长的、自发的萌发过程，进入21世纪，公众科学正式诞生，并开始了建制化的发展。公众科学的发展动因，既包括科学研究的内在驱动因素，也包括来自外部技术经济社会环境的拉动因素。其中，内在驱动因素主要有数据采集和处理需求、降低科研成本的需求；外部的拉动因素主要涉及电子信息和网络技术的发展、高等教育大众化和普及化，以及更加有效的科学传播和科学民主化等方面的需求。面向未来，亟须解决公众科学的数据质量和开放共享问题，以及研究活动中的公平、信任等伦理道德问题。同时，还需要加强公众科学的多元科学层面的研究工作。

关键词：公众科学；历史演进；阶段；动因

中图分类号：G301，G32，N09文献标识码：A文章编号：1672原4496（2021）01原116-05

基金项目：国家社会科学基金项目野大数据时代科技创新模式的新变革与对策研究冶渊15BGL035冤遥

科学作为推动人类社会进步的驱动力量，与社会公众发生着多种形式的复杂联系。自19世紀中叶，《科学美国人（Scientific American）》《自然（Nature）》《科学（Science）》等国际著名期刊就从科学传播的角度，刊发了大量涉及科学与公众关系的文章。进入20世纪，科学与公众的关系更加紧密、更加复杂。20世纪下半叶，人们更多地从科技风险防范的视角，关注科学与公众的关系，探讨公众如何参与科学事务。英国学者Alan Irwin在1995年最早提出了公众科学（Citizen Science）一词。1996年，美国学者Rick Bonney从科学研究的角度，独立提出了公众科学一词，并将其界定为公众参与科学研究。进入新世纪，随着新一代信息联网技术的快速发展和广泛应用，以及高等教育的普及，越来越多的公众参与到科学研究活动中，不仅形成了“公众科学”运动，而且在最近几年逐渐成为一个新的研究领域，得到了越来越多的关注。

一、公众科学的历史演进

英国学者Alan Irwin和美国学者Rick Bonney界定的公众科学，虽然都指向公众与科学的关系，但前者主要关注的是，公众如何更加平等地参与科学事务，如何规避科技引发的风险，促进科学更好地发展。Irwin界定的公众科学可以称之为“民主型”公众科学。Bonney界定的公众科学，主要关注公众如何参加科学研究活动，如何降低科学研究活动中的科研成本，提高科技创新的效率，可以称之为“效能型”公众科学。虽然民主型公众科学被提出的时间早于效能型公众科学，但是效能型公众科学得到了更加广泛的认可和传播。为此，公众科学的核心内涵是公众参与科学研究。公众科学虽然是一个比较新的名词，但是其所指涉的活动，即公众参与科学研究，却是一个相当古老的人类实践，并可以将其演化过程简单划分两个阶段：一是21世纪之前的基于自然志传统的自发萌发阶段，二是进入21世纪后的建制化发展阶段。

公众科学的自发萌发阶段，从近代开始，一直持续到20世纪末期，是一个漫长的历史过程。作为一种公众参与科学研究活动的现象，公众科学几乎可以溯源到古希腊时期，相当于自然志的研究历史。当然，如果认为近代以来现代意义的科学才诞生，那么公众科学的萌发时间应当在17世纪或更早一些。实际上，自从近代科技社团形成以来，就或多或少地存在一些普通公众在专业人士的指导下参与科学研究的活动。在18世纪的自然志研究领域，出现了较大规模的普通公众参与科学研究活动现象。18世纪上半叶，挪威主教约翰·恩斯特·冈内鲁斯（Johan Ernst Gunnerus）在政府的支持下，组织了一批牧师，帮助自己观察和收集挪威的自然事物[1]；著名的瑞典生物学家林奈（Carlvon Linné）也在一批植物学爱好者的帮助下，发展和完善了植物分类。进入19世纪，越来越多的自然志研究成果是专业人士指导下未经训练的公众帮助完成的[2]。

20世纪初，非盈利环保组织奥杜邦学会（National Audubon Society）的鸟类学家查普曼（ Frank M.Chapman）提出了一个长期的“圣诞节鸟类清查”行动计划，这项活动一直延续至今。100多年来，该活动吸引了近5000万鸟类爱好者的参与，积累了大量数据。1911年以来，美国变星观测者协会组织会员收集了有关变星（variable star）的数据，100多年来，这些业余天文学家收集、评估、分析、发布和归档了大量有关变星的观测数据，并将这些数据提供给专业的天文学家、研究人员。1931～1933年，有科学家借助信息技术———英国广播公司（BBC）的广播，邀请听众参加现科学研究；其中，公众的职责主要是提供相关数据和观察结果[ 3 ]。20世纪70年代，英国蝴蝶监测计划、北美蝴蝶协会的蝴蝶计数计划先后启动，吸引了大批公众的持续参与。他们收集的数据已成功用于预测蝴蝶栖息地的质量[4]。在天文学、生物学和环境科学等领域，出现了越来越多公众参与科学研究的项目，并开始引起了人们的关注。1989年第一期《麻省理工学院科技评论》首次出现了用于表述该现象的合成词———公众科学。1995年和1996年，Alan Irwin和Rick Bonney分别独立提出并界定了公众科学一词。

21世纪，公众科学进入了建制化发展阶段。在这一阶段，公众科学的项目数量急剧增加，无论是在欧美发达国家，还是在亚非拉的发展中国家，世界各地正在开展成千上万的公众科学项目，并吸引了数百万个普通公众参与科学研究[5]。在美国，国家科学基金会（NSF）、国防部（DOD）、能源部（DOE）、海洋与大气管理局（NOAA）、国家航空航天局（NASA）、国立卫生院（NIH）等10多个部门都设立了公众科学项目。截止到2018年财年，美国联邦政府资助的公众科学项目接近500项，其中，2018年财年资助的数量为87项。在美国，联邦政府还专门建立了一个公众科学网站，展示由联邦政府资助的公众科学项目。欧盟最大的科研和创新资助计划“Horizon 2020”，也有大力支持公众科学的经费投入。澳大利亚政府发布了全国公众科学的愿景。

公众科学的社会建制化发展还表现为以下三个方面。其一是多个国家成立了一大批支持和帮助科学家和普通公众更好开展公众科学项目的科技社团组织，主要有美国的公眾科学协会、欧洲的欧洲公众科学协会、澳大利亚的公众科学协会、伊比利亚美洲参与式科学网络等。其二是美国公众科学协会（Citizen Science Association）与Ubiquity出版公司（Ubiquity Press Ltd）合作创建了开放期刊《公众科学：理论与实践（Citizen Science： Theory and Practice）》，定期组织公众科学国际学术会议。其三是美国在2016年颁发了《众包和公众科学法》。此外，“Citizen Science”一词在2014年6月被牛津英语词典收录，并被定义为普通公众与专业科学家和科学机构合作或在其指导下进行的科学工作。一些学者不仅把公众科学解释为一场运动，更把其作为一个独特的研究领域[5]。

目前，公众科学已经成为科学研究的新模式，引发了科学家与公众合作研究的新热潮。近年来，与公众科学相关论文数量在爆发式增长，并得到了顶级学术期刊的关注。在“WEB of SCIENCE”数据库，以“Citizen Science”（包括Crowd Science、Community Science等）为主题的学术论文，在2010年以前，总数不到100篇；2012～2014年，每年的论文数量都在100篇以上；2015和2016年达到了300多篇，2017年之后攀升到每年500篇以上。此外，著名的学术期刊《自然》和《科学》也在2015年之后多次刊发与公众科学相关的学术论文，专门介绍公众科学发展现状，以及下一步发展需要解决的问题[6]。在我国的CNKI数据库中，标题中含有“公众科学”的公众科学相关论文首次出现在2013年，2018年之前的论文总量只有10篇，2018年和2019年的论文数量跃升到每年10篇左右。

二、公众科学的发展动因

公众科学成为科学研究的新模式和新热潮，虽然源于自然志的传统，但是其发展动因，既包括科学研究的内在驱动因素，也包括来自外部技术经济社会环境的拉动因素。

科学研究数据的采集、分类和分析的需求，是驱动公众科学发展内在的、根本性的驱动因素。科学研究活动，实质上是通过科学观察或科学实验获取数据，并对其进行加工处理，进而获取关于自然、生命和行为等方面的信息和知识。就自然志的研究而言，其数据来源于野外广泛空间中的动物、植物或其他事物的观察。专业科研人员的时间和精力非常有限，很难完成大时空跨度的观察。但是，通过广泛招募有兴趣的普通公众，委托他们在广阔的空间范围和时间范围内进行观察，就使专业科研人员原本不可能开展的研究，具有了可能性。公众科学之所以能够兴起，主要的驱动力就是其在一定程度上解决了数据采集和处理的难题。在20世纪，在生物学、环境科学、天文学等学科领域，相当多的公众科学项目都是侧重于数据的采集和处理。特别是伴随着大科学时代的到来，来自世界各地的科学家分工合作，在所要观察的地域，甚至在全球范围内建立观测和分析网络，组织普通公众参与数据采集和处理，为数据密集型科学的发展奠定基础。例如1995年在美国发起的GLOBE项目通过建立覆盖全球的网络组织，招募了100多个国家的教师、学生和普通公众，分别对当地的环境进行观察，实现了当地环境与整个地球系统连接，有助于开展全球范围的大数据研究。

降低科研成本，是驱动公众科学发展的内在的、直接的动因。这种成本的降低不仅是因为专业科研人员的时间精力有限，更是因为许多科研项目涉及科研经费问题。大多数公众科学项目，通过招募志愿者的方式，以极低的成本利用志愿者提供的智力资源以及计算资源，达到数据采集和处理的目的。根据Sauermann和Franzoni等对Zooniverse网站上的太阳风暴观测仪、银河动物园超新星、银河动物园哈勃、月球动物园、旧天气、银河计划和星球猎人等7个公众科学项目的估算，在2010年的180天里，共有100386个公众参与了上述项目的研究工作，总共无偿贡献了129540小时的工作。如果按照一名本科研究助理的基本工资12美元/小时计算，公众们相当于捐款了1554474美元，为每个项目平均节省了20多万美元[7]。Theobald等调查了388个关于生物多样性的公众科学项目，这些项目每年招募了136万～228万名志愿者，这些志愿者每年能够为项目研发贡献6.67亿～25亿美元[8]。

信息和网络技术的迅猛发展，为公众科学发展提供了最为重要的外部拉动力。上世纪90年代，互联网快速发展，并在全球范围内得到了广泛使用。一方面有助于提高公众科学项目的知名度和影响力，有助于在全国甚至全球范围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项目的组织及专业技术人员更好地交流沟通，及时地获得必要的指导；同时，还有助于更好地将收集到的数据提交给项目组，或者通过网络利用志愿者自身电脑的算力，处理数据（有时是通过软件自动的运行，有时是借助游戏的形式），以及形成解决问题的方案。特别是在新世纪，随着智能手机的普及，快速发展的移动互联网进一步提高了沟通交流的便利性，并成为拉动公众科学发展最为关键的力量。此外，传感器与芯片的成本日趋低廉，各类传感器与摄像头被嵌入到智能手机之后，借助一些APP，数据的收集和分析变得非常便捷、快速和经济。当前，基于互联网的便携式移动通讯设备和智能终端为公众科学项目提供了广泛连接，使信息能够跨越地理空间在公众与专业科学团队间便捷地传递[9]。总体上看，日趋成熟的信息网络技术与工具，为公众科学的发展提供了最为重要的外部拉动力。

公众知识水平和素养的提升是支撑和拉动公众科学发展的又一个重要的外部力量。第二次世界大战结束后，全球经济开始复苏，并对劳动者的素质提出了更高的要求。以美国为代表，世界上大多数国家，开始提高劳动者接受教育的年限，并加强了高等教育。上世纪中叶，美国率先进入高等教育的大众化发展阶段；20世纪60年代后期，美国的在校大学生数量达到了适龄人口的50%以上；此后，美国又进一步迈向高等教育的普及化阶段[10]。随着高等教育的大众化和普及化，越来越多的公众拥有了较高的科学素养，不仅具备了收集并处理科研数据的基础性的能力，而且部分公众还具备和专业人员探讨科学问题、开展科学假设的创建和检验等方面的工作。另一方面，随着国民整体生活质量和科学素养的提升，民众在拥有更多的闲暇时间之后，形成了更高层面的认知追求，因而有更大的意愿参与到公众科学的研究中。

社会提高公众科学素养的需求，是拉动公众科学发展的外在政策性力量。由于公众在参与科学研究的过程中，能够进一步体验科学、提高自身科学素养。和传统的“自上而下”型的灌输式科学普及比较，公众科學具有了主动参与、体验式的科学传播效果，能够更好地实现提高公众科学素养的目的，因此，政策制定者和决策者，通常将公众科学视为实现科学教育目标的一种非正式方式。无论是在美国还是在其他国家，都有大量的公众科学项目属于科学传播型的项目。政府支持公众科学的目的之一就是为了提高公众的科学素养。欧洲公众科学协会的发展战略明确强调，公众科学是一种科学传播的方法，其目的之一就是促进公众的科学素养。

科学民主化的需求，是拉动公众科学发展的外部文化性和政治性力量。2015年欧盟公众科学协会（ ECSA）发布了公众科学的十项原则，并明确指出，不仅要关注组织公众科学活动数据的收集和处理，而且要关注公众参与科学项目次生结果，即公众科学的开放性、科学的民主性。公众科学的民主性，反映了公众科学项目的研究议程与公共利益的关系。近年来，随着生态环境与可持续发展领域的公众科学在全球范围的蓬勃发展，公众科学的实践者中，越来越多的人将“民主型”的公众科学视为自己的公众科学实践目标，特别是在涉及环境监测和环境正义的项目中，一些公众科学项目的组织者和参与者在积极寻求权力，挑战大型政府、企业甚至学术研究团体的利益。他们的这种对权力的寻求，正在改变地方、区域、国家甚至国际社会的权力状态和文化状态。这一追求正在成为拉动公众科学发展的不可忽视的外部力量。

三、公众科学的发展与展望

当前的公众科学热潮是科学自身的发展与人类社会进步双重作用的结果，是历史的必然。在近代科学革命发生之后，作为人类实践活动的一种重要形式，科学开启了专业化、建制化的发展进程。科学研究的主体变成了受过专业训练、具有专业知识和技能的科学家，普通公众逐渐成为外在于科学研究活动的旁观者，成为科学知识的传播对象。19世纪后期，科学（家）和公众的分化与分立基本完成，20世纪上半叶科学技术的迅猛发展导致科学与公众之间的互动关系日益受到关注。

近代以来，随着科学的迅猛发展，科学造福人类的第一生产力功能日益强大，各个国家都在设法加强科技创新人才的培养、增加科技研发投入，提高国家的科技创新能力。在这一过程中，高等教育实现了大众化和普及化，越来越多的公众成为有知识、有能力、有闲暇的志愿者，参与科学研究，催生了Rick Bonney界定的“效能型”公众科学。与此同时，科学对外部自然和社会环境的负面影响越来越显著，特别是到了20世纪中叶，科技引发的风险问题已经不容忽视，公众成为科学政策制定等科学事务的利益相关者，为了自身的利益，积极参与科学事务，促进Alan Irwin所界定的“民主型”公众科学的发展。当前，“效能型”公众科学和“民主型”公众科学已经合流，并和“E-science”“Science 2.0”、数据驱动型科学研究范式交织在一起，推动着新世纪的新一轮科技革命。

可以预见，公众科学的热潮正在常态化为一种重要的科学研究模式。展望未来，为了公众科学能够进一步行稳走远，一方面需要解决低成本的实时传感器、网络与基础设施建设等技术工具层面的问题，以及志愿者的招募与激励、社区决策能力、融资模式、合作网络建设等特定管理问题。另一方面，还需要大力研究和解决数据相关的问题。其一是数据质量问题。当前，许多科研人员借助公众科学开展研究，但是，如果志愿者提供的数据不可靠，其研究结论就有可能是错误的。公众科学的数据质量已经引起了人们的关注，只有确保公众科学项目具有足够的严格性、数据的质量足够高，公众科学项目才能赢得其他科学家和决策者的尊重，吸引更多的参与者，并获得来自政府和社会组织的持续性资助。其二是数据的公开性和可获得性。目前，学术界正在发生一场开放科学运动。鉴于公众科学因向社会招募大批志愿者，公众科学本身也具有开放性。开放性要求公众科学项目在数据方面具有一定的共享性，并确保项目数据能够以开放格式被访问和发布。但是，具体的时间和开放条件，需要利益相关各方的协商。其三是公众科学开放数据还涉及数据的所有权的问题。例如，公众作为志愿者，对自己收集和处理的数据，到底拥有什么样的权利？专业科研人员和公众分别拥有什么样的权利，对彼此才是公平的？

除了数据问题，公众科学的可持续发展，还涉及操作层面的知识产权问题，以及其他的伦理道德等方面的问题。当然，为了更好地解决上述问题，形成最佳实践，还需要进一步开展关于公众科学的元科学研究，主要包括研究对象的本体论探究、研究进路和方法体系的选择、理论体系的构建等多个方面。

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责任编辑：李飞