Une autre science est possible : science collaborative, science ouverte, science engagée, contre la marchandisation du savoir !

" une autre science est possible "

 



Science collaboratives 
libre  

L’essor des sciences citoyennes, participatives et collaboratives

( les « citizen science » ont le vent en poupe. )

Citizen science est un terme difficilement traduisible en français. « Science citoyenne ou participative » sont les expressions s’y rapprochant le plus mais qui ne reflètent pas véritablement l’âme de ce mouvement. 

Elles sont encore peu développées en France, ne faisant pas partie de notre culture. « Science citoyenne ou participative » renvoie plutôt à l’idée d’une aide apportée par des citoyens à la science. La « société civile » – autre terme dénommant les citoyens – n’est qu’un acteur impliqué dans les processus scientifiques sans en être la pierre angulaire. Dans le modèle anglo-saxon, ce concept place les citoyens au cœur de la science. Grâce à leur motivation, ils arrivent ensemble, avec l’aide des scientifiques, à faire avancer des projets.

Cette volonté a été illustrée d’entrée de jeu lors du colloque. La phrase d’introduction « Science is far too important to be left to scientists alone [La science est bien trop importante pour la laisser aux seules mains des scientifiques] » reflète cette envie de participer. Bien entendu, les citizen science incluent les scientifiques mais à différents degrés selon les programmes.

Certains projets sont des co-initiatives avec des scientifiques, d’autres émergent d’une initiative citoyenne soutenue par la recherche, d’autres enfin sont des projets scientifiques de crowdsourcing où les citoyens vont aider à collecter des données. Ces citizen science ont connu un essor impressionnant grâce aux nouvelles technologies qui aportent  les outils nécessaires à la collecte et à la visualisation des données (cartographie, devices mobiles). Elles s’étendent et se renforcent dans le contexte du Web 2.0.

une myriade de projets multidisciplinaires

La quantité et la diversité des projets existants est assez impressionnante. En l’espace de trois jours, plus de 50 initiatives de toutes nationalités ont été présentées. Le panel des sujets scientifiques abordés est également très vaste : de la biologie aux sciences humaines et sociales en passant par l’astrophysique et les sciences politiques. À la base, les citizen science se sont développées dans le domaine naturaliste et consistent principalement dans la collecte de données massives à l’échelle internationale : le crowdsourcing.

Dans Evolution Mega lab, chaque volontaire note la couleur de coquilles d’escargots de sa région et participe ainsi à l’étude des processus évolutifs de ces gastéropodes. Les données collectées sont ensuite corrélées aux données climatiques et visualisées sur des cartes. En France, un projet de même type a été initié par le Museum National d’Histoire Naturelle. Dénommé Spipol, ce projet collecte des données sur les insectes pollinisateurs. D’autres initiatives amènent  le citoyen à inventorier des masses de données gigantesques. C’est le cas par exemple de planethunters, un serious game qui propose au public de déceler de nouvelles  planètes autour d’étoiles lointaines.

D’autres projets, par les causes qu’ils défendent, invitent les citoyens à avoir une implication morale et  un engagement plus fort : mesure de la radioactivité après Fukushima, géolocalisation des conflits en Lybie pour favoriser la reconstruction des ville (notamment Misratah et Tripoli). Face à cette quantité faramineuse de projets, des questionnements émergent : Comment motiver les citoyens à participer à de tels projets de façon durable ? Les données récoltées sont-elles viables pour les recherches scientifiques et peut-on par la suite les évaluer ?

Motivation et engagement : moteur des citizen science

Une session entière a été consacrée à ces questions. Des scientifiques et des créateurs de projets ont partagé leur expérience, des conseils pratiques distribués aux participants. La motivation au long terme est l’élément clef du succès de ces projets. La création d’un site ne suffit pas, le projet doit attirer les citoyens et les pousser à participer régulièrement et dans la durée.

Les nouvelles tendances et pratiques liées au web 2.0 sont un élément de réponse. Andréa Wiggins, doctorante en design a résumé cela de façon pertinente lors de son allocution. « Practically everyone hates data entry, the idea : make it easy and worthwhile! [La plupart des gens détestent l’idée de remplir des bases de données : rendons le facile et utile !] ».Les cartographies et les visualisations de données sont la clef de ces sites.

Ils permettent de comprendre les données de façon simple, rapide et agréable. Un des exemples le plus parlant est l’entreprise Vizzuality qui a créé plusieurs sites du projet zooniverse. Dès la page d’accueil, l’envie de se lancer dans un de ces projets est présente ! Le champ du design numérique apparaît enfin comme une discipline à part entière pour optimiser ces sites. « Good design is not optional in citizen science and large scale collaboration [Le design n’est pas une option dans les citizen science ou la collaboration à large échelle] ».

 

La collaboration, pilier du web 2.0, est à la base du succès de ces sites. Un réseau soudé doit se construire avec des échanges entre les participants mais aussi avec les organisateurs et les scientifiques derrière le projet. Les retours des scientifiques sur l’avancée du projet sont essentiels. Dans le cas de Planet hunters, une page est consacrée aux observations déjà réalisées et aux planètes potentiellement découvertes autour d’étoiles.  Pour exemple, 34 planètes ont été découvertes autour de l’étoile qui porte le doux nom de SPH10079981 ! Les citoyens voient l’impact direct de leur travail et sont ainsi poussés à continuer.

La gamification apparaît comme un outil ultime pour motiver le public. Elle utilise toutes les ficelles d’un jeu mais adaptées à des sujets scientifiques. Tout devient alors une partie de plaisir. Les “joueurs” reviennent et participent sur le long terme. Une des plus belles illustrations est le projet Foldit, un jeu où l’on aide à replier de façon correcte des protéines. La simulation de repliement de protéine demande des puissances de calcul énorme. Faire jouer des milliers de personnes permet de gagner un temps considérable. De ce projet sont nées de belles découvertes et une belle preuve de l’émergence d’une intelligence collective.

Existe-il une science des citizen science ?

Dans le cas de Foldit, la légitimité des résultats obtenus n’est pas remise en question. Mais dans la plupart des projets la question de l’évaluation des données est une des préoccupations majeures de leurs investigateurs : comment savoir si la “récolte” des données est faite de façon correcte par les citoyens ?

La présentation de Evolution Mega lab par Jonathan Silverston a donné quelques éléments de réponse. Pour ce projet, un questionnaire en ligne est proposé aux utilisateurs les invitant à classer différentes espèces. Leurs résultats au quizz sont ensuite utilisés pour pondérer leur collecte de données selon leur score. Le facteur quantitatif est aussi un élément majeur. Plus le nombre de participants est grand, meilleure est la probabilité que les résultats soient viables. D’où l’importance de l’existence d’un projet au long terme regroupant une large communauté de participants.

Ces réflexions montrent qu’une science des citizen science se met en place. La recherche a beaucoup à apprendre au niveau éducatif, mais aussi des méthodologies de gestion de projets scientifiques. Les extreme citizen science sont une façon d’ouvrir la voie. Le groupe de recherche ExCites est à l’origine de ces idées. Les  extreme citizen science, plus qu’une simple collecte de données sont une prise en charge d’une question posée dans son ensemble par une communauté. Des outils utilisables et compréhensibles par un groupe de personnes intéressées offrent la possibilité de résoudre un problème de A à Z en l’analysant et en émettant des solutions.

Reste alors à créer des outils d’analyse utilisables par tous et pas uniquement par la sphère scientifique. Le London Citizen Cyberscience Summit est un moyen d’avancer dans cette direction.  Il a regroupé des passionnés, des scientifiques… qui ont mûrement réfléchi à ces enjeux. La théorie s’est aussi additionnée de beaucoup de pratique. Les compétences de chacun ont été mises à contribution. Des solutions à des problèmes existants ont été trouvées et de nouveaux projets ont aussi vu le jour. Un bel exemple pour les scientifiques et citoyens pour apprendre à travailler ensemble et à s’exprimer dans un langage commun.

Pour aller plus loin

- Storify de la 1ère journée de conférence
- Résumés et vidéos par E-Science Talk
- Résumé des interventions par le blog ExCiteS
- TEDxPhoenix – Lucianne Walkowicz – Look Up for a Change : Au sujet de projets de citizen science

>> Source : article initialement publié sur le blog de My Science Work sous le titre Citizen Science : rencontre entre la science et les citoyens

 Pourquoi pas une recherche citoyenne ? 

Exemple : un nouveau concept de pompe à chaleur ( à dissolution et cristallisation.)

L'idée ci-dessous a fait l'objet d'une publication par l'intermédiaire de researchdisclosure  sous le n° 581002 : elle fait donc partie du domaine publique et est accessible à toute personne souhaitant réaliser un prototype pour déterminer le coefficient de performance et l'optimiser.

1. INTRODUCTION.

Les pompes à chaleur existantes (à compression ou à absorption) utilisent la compression (mécanique ou thermique) d’une vapeur ou d’un gaz, ce qui implique une quantité importante d’énergie à fournir au système (sous forme d’électricité ou de chaleur).

Au contraire, un système à dissolution et cristallisation d’un solide dans un liquide n’utilisant pas de phase vapeur, demande moins d’énergie à fournir et il en résulte un coefficient de performance plus élevé.

2. CONDITIONS DE BASE ET CHOIX DU SOLUTE ET DU SOLVANT.

a) Le cas examiné est celui où la dissolution est exothermique et où la solubilité augmente avec la température : comme exemple, la dissolution de la soude caustique (NaOH) dans l’eau remplit ces conditions et dégage une importante quantité de chaleur.

b) Par analogie, le cas où la dissolution est endothermique peut être examiné mutatis mutandis.

c) D’autre part, le raisonnement suivant se base sur une seule cuve, mais on peut imaginer deux cuves, l’une pour la dissolution, l’autre pour la cristallisation, une vis d’Archimède reliant les deux cuves au fond de celles-ci, permettant le déplacement de NaOH solide de la cuve à cristallisation vers la cuve à dissolution.

d) Un vortex dans la zone de dissolution et un hydrocyclone dans la zone de cristallisation en amont du filtre paraissent indispensables.

e) L’ajout d’un composé abaissant le point de congélation peut s’avérer utile, de même que tout moyen permettant de diminuer la viscosité.

3. DESCRIPTION.

L'ensemble est constitué d'une cuve parcourue, du bas vers le haut, par une solution aqueuse de NaOH, la circulation étant assurée par une pompe (figure 1).

La solution pauvre, après avoir été préchauffée (A), entre par le bas de la cuve, où elle s'enrichit en NaOH (agitateur et NaOH en excès) avec augmentation de la température (B), (la dissolution de NaOH est exothermique et la solubilité augmente quand la température augmente).

Après apport de calories à la source chaude (C), cette solution riche préchauffe la solution pauvre, se refroidit (D) et entre dans la zone de cristallisation où elle s'appauvrit en NaOH avec baisse de la température (la cristallisation est endothermique et la solubilité diminue quand la température diminue).

Après apport de calories de la source froide, elle passe à travers un filtre qui retient les cristaux formés (E).

Ce filtre doit permettre à la solution pauvre de conserver sa concentration en NaOH et donc sa température froide, pour assurer le refroidissement de la solution riche et le début de la cristallisation.

Il est possible que ce filtre ne soit pas indispensable : des essais effectués à différents débits permettront de le préciser.

Une rampe de pulvérisation tournant autour de l'axe de la cuve permettrait de nettoyer le filtre en continu : elle serait approvisionnée soit en solution pauvre (éventuellement réchauffée pour diminuer la viscosité au niveau du filtre), soit en air provenant du haut de la cuve (permet aussi de diminuer la viscosité sous certaines conditions).

Le contrôle des débits d’échange avec la source chaude et la source froide et du débit à l’intérieur de la cuve doit permettre d’assurer la régulation de l’ensemble.

4. EXEMPLE.

En se basant sur les données suivantes (figure 2)  

- t° supérieure du cycle : 80 °C,

- t° inférieure : - 20 °C,

- proportion massique :

             - 20% pour la solution pauvre, soit : 0,250 Kg NaOH par Kg d’eau,

             - 40% pour la solution riche, soit : 0,667 Kg NaOH par Kg d’eau,

- quantité de NaOH dissous (ou cristallisé) : 0,417 Kg NaOH par Kg d’eau,

- enthalpie moyenne de dissolution de NaOH : - 37 KJ/mole, soit : 925 KJ/Kg,

- enthalpie de la solution calculée suivant : i = 4,19 x m x t,

- t(D) : 17 °C.

1. La chaleur dégagée par la dissolution sert à chauffer la solution de A à B :

Par Kg de solvant (eau) :

0,417 x 925 = 4,19 x 1,667 x 80 – 4,19 x 1,250 x t(A),

D’où t(A) = 33 °C.

2. Après échange avec la source chaude, la chaleur (de C à D) restante sert à préchauffer la solution pauvre (de E à A) :

4,19 x 1,667 x t(C) – 4,19 x 1,667 x 17 = 4,19 x 1,250 x 33 – 4,19 x 1,250 x (- 20).

D’où t(C) = 57°C.

3. Quantité de chaleur échangée avec la source chaude : de B à C :

4,19 x 1,667 x 80 – 4,19 x 1,667 x 57 = 160,65 KJ par Kg d’eau.

En prenant comme exemple :

- diamètre intérieure de la cuve = 50 cm,

- section = 3,14 x 2,5 x 2,5 = 19,625 dm²,

- installation de chauffage de 125.000 KJ / hr.

Débit de solution riche par heure : (125.000 / 160,65) x 1,667 = 1.297 Kg / hr,

soit environ 900 litres de solution par heure ou 15 litres par minute,

soit une vitesse dans la cuve (dans les zones sans échangeur) d’environ 8 cm par minute, qui serait donc la vitesse à l’entrée du filtre, suffisamment lente pour limiter cette principale source de perte de charge.

*  pour contacter l'auteur : chercheur.solitaire@gmail.com

et aussi : Générateur d'électricité à acide formique ...

 Rem : le chlorure de magnésium paraît intéressant et moins dangereux à manipuler.