Astronomie et Ecologie Citoyenne : le Projet Zooniverse

L’Univers est composé de milliards de galaxies chacune abritant des milliards d’étoiles et de planètes. L’exploration du cosmos est l’exemple même d’une tâche fastidieuse. Sur le site de science participative Zooniverse, des chercheurs associent des amateurs au traitement et à l’analyse de leurs données. Ils proposent aux internautes de classifier des galaxies, de détecter de nouvelles exoplanètes ou d’analyser les cratères lunaires et les éruptions solaires. Depuis peu, Zooniverse a été rejoint par des projets d’autres disciplines : Old Weather, WhaleFM, Ancient Lives. Aujourd’hui, vous pouvez choisir de vous joindre aux efforts des scientifiques du climat, des spécialistes de la sociologie des orques ou à la traque de signes de vie extraterrestre. Quel projet vous enthousiasmera le plus ?

L’Univers est composé de milliards de galaxies chacune abritant des milliards d’étoiles et de planètes. L’exploration du cosmos est l’exemple même d’une tâche fastidieuse. Sur le site de science participative Zooniverse, des chercheurs associent des amateurs au traitement et à l’analyse de leurs données. Ils proposent aux internautes de classifier des galaxies, de détecter de nouvelles exoplanètes ou d’analyser les cratères lunaires et les éruptions solaires. Depuis peu, Zooniverse a été rejoint par des projets d’autres disciplines : Old Weather, WhaleFM, Ancient Lives. Aujourd’hui, vous pouvez choisir de vous joindre aux efforts des scientifiques du climat, des spécialistes de la sociologie des orques ou à la traque de signes de vie extraterrestre. Quel projet vous enthousiasmera le plus ?

 

Une galaxie spiralée - Credit : Hubble data : NASA, ESA, and A. Zezas (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)
 

Les mouvements des « citizen science » prennent de plus en plus d’ampleur sur Internet. Lors de la deuxième édition du « London Citizen CyberScience Summit » (LCCS2), du 16 au 18 février 2012, diverses formes de projets de science collaborative ont été présentées : Serious Games, extreme citizen science… Ils proposent aux volontaires de collecter du matériel scientifique ou d’analyser et d’inventorier des données et des images. Ces projets ont en commun d’associer des amateurs éclairés aux travaux de recherche scientifique.

Aujourd’hui, pas un mois ne s’écoule sans l’annonce de la découverte d’une galaxie lointaine, d’une nouvelle exoplanète semblable à la Terre, de l’étoile la froide, la plus jeune etc. Cette profusion de résultats est liée à la quantité de données fournies par les télescopes et les observatoires. Les scientifiques les analysent à l’aide d’algorithmes complexes et de grilles de calcul d’une puissance inégalée. Néanmoins certaines tâches, par exemple la reconnaissance d’images ou de sons, sont des analyses que les algorithmes ne peuvent encore exécuter de façon satisfaisante.

 

(Left) Barred spiraled galaxy - Credit : P. Knezek (WIYN), NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

(right) Elliptical galaxy - Crédit : M. West (ESO, Chile), NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaborationgalaxies

 

Le projet Zooniverse permet aujourd’hui à chacun de participer à ces tâches laborieuses sans aucun prérequis scientifique. Avec le projet initial, Galaxy Zoo, lancé en 2007, les visiteurs du site web avaient pour tâche de visionner des images très haute-définition de galaxies fournies par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Pour chaque image, ils devaient distinguer si la galaxie était elliptique ou en spirale. Les données du SDSS couvrent environ un quart du ciel et le nombre de galaxies est tel que le programme devait initialement durer deux ans. Mais le projet eut un succès inattendu. Seulement 24 heures après le lancement, le site recevait 70 000 classifications par heure et pendant l’année qui suivit plus de 50 millions de classifications furent effectuées par 150 000 personnes.

Ce succès permit la création de Galaxy Zoo II, un programme plus détaillé avec un nombre de questions plus élevées et complexes : la taille du centre de la galaxie, le nombre de bras de la spirale, l’existence d’une barre au centre… Le succès fut à nouveau au rendez-vous. Plus de vingt articles scientifiques ont été publiés sur la base de l’étude des classifications de Galaxie Zoo I et II. Disponibles en accès libre sur FigShare, ces résultats scientifiques ont une grande valeur pour les chercheurs. Ils ne pourraient être obtenus sans la participation d’un grand nombre de personnes comme le soulignait Karen Masters sur le blog de L’Oréal-UNESCO For Women in Science. Karen est astrophysicienne. Pour certaines de ses recherches, elle exploite les données de Galaxy Zoo. « L’un des résultats les plus importants a été la découverte de galaxies spiralées rouges alors que ce sont généralement les galaxies elliptiques qui sont de cette couleur […] Grâce à ces éléments, nous avons en partie compris comment les galaxies vieillissaient. » Stuart Lynn, astrophysicien en contrat postdoctoral et membre de l’équipe Zooniverse, nous raconte que « trois planètes ont déjà été découvertes grâce aux participants ».

Aujourd’hui, le site Zooniverse centralise huit projets d’astronomie dont trois sous-projets de Galaxy Zoo qui s’attaquent aux données du télescope Hubble et de l’observatoire Paloma. Ces analyses sont nécessaires pour répondre à trois grandes questions : Comment se forment les galaxies ? Que se passe-t-il lorsque deux d’entre elles entrent en collision ? Que sont les supernovae ? De manière similaire, Planet Hunters recherche de nouvelles planètes dans notre ciel. Un article (disponible sur arXiv) vient d’être soumis à Astronomical Journal. Il présente l’étude de potentielles nouvelles exoplanètes repérées grâce à Planet Hunters. Cinq internautes sont co-auteurs de cet article et de nombreux autres sont cités dans les remerciements. Le projet Milky Way analyse la formation des étoiles grâce aux données du télescope spatial Spitzer. Enfin les projets Moon Zoo, Solar Storm Watch et Ice Hunters, proposent aux participants de scruter les surfaces lunaire et solaire et la ceinture d’astéroïdes de Kuiper afin de repérer des tâches lunaires, des tempêtes solaires et des astres vers lesquels envoyer Horizons, la future sonde spatiale.

 

Simon Tokumine, de l'équipe Vizzuality, présente le projet Old Weather au Citizen Cyberscience Summit 2012 - Crédit : PhotonQuantique / Flickr
Old weather
 

Le portail de science citoyenne Zooniverse s’est depuis peu ouvert à d’autres champs disciplinaires comme l’écologie et l’histoire. Old Weather propose de contribuer à la reconstruction du climat planétaire à l’époque de la première guerre mondiale grâce aux données de température et de pression collectées dans les cahiers de bord des navires de la Royal Navy. Ces données serviront par la suite à tester les modèles climatiques. WhaleFM demande aux participants de prêter l’oreille aux chants d’orques. L’identification de certains sons dans les enregistrements des océans permettra de traquer des individus et des familles d’orques et d’étudier leurs interactions sociales et leur migration. Enfin, Ancien Lives effectue la transcription de papyrus endommagés datant de l’Egypte gréco-romaine.

Bien-entendu, explique David Miller, web designer du projet Zooniverse, pour que leur utilisation soit agréable ces projets nécessitent un important développement informatique. L’uniformisation des données et leur mise à disposition de façon compréhensible par tous sont des défis chaque fois renouvelés à l’initiation d’un projet. Le design doit aussi faciliter au maximum une prise en main rapide. Du point de vue des utilisateurs, Zooniverse est différent d’un serious game comme Foldit puisqu’aucun score n’est calculé. Néanmoins, les graphismes sont agréables et l’utilisation est simple. Une étude portant sur les « classificateurs » les plus actifs de Galaxie Zoo a montré que l’idée de contribuer de manière efficace à l’avancement de la recherche scientifique était l’élément clef de leur motivation. Celle-ci rendrait ces projets aussi stimulants que des jeux. Du côté éducatif, les explications scientifiques relatives aux projets font partie d’une nouvelle voie de transmission des savoirs. Stuart Lynn explique aussi que « des forums d’entraide se sont créés*. Les participants se consultent à propos d’éléments qui leur posent problème, ils échangent des astuces et forment les nouveaux arrivants. » On retrouve donc dans leurs motivations et leurs usages, des similitudes avec la façon dont s’effectue la recherche en laboratoire.

En conclusion, nous évoquerons la mise en ligne récente du projet SETI Live, auquel a participé l’équipe Zooniverse de l’Adler planetarium de Chicago. « Sommes-nous seuls dans l’Univers ? » voici la question à laquelle s’attelleront les internautes en participant à ce projet longuement évoqué lors de la conférence TED2012. D’après Arfon Smith, directeur du département « Citizen Science » à l’Adler planetarium, « Avec le crowdsourcing, nous obtenons des analyses plus fiables que celles des professionnels. Le grand nombre de contributeurs permet d’estimer le niveau de confiance des résultats. Il est probable que l’analyse des méthodes de classification des contributeurs (mouvements de yeux, points de repère…) puisse dans l’avenir nous permettre d’améliorer les méthodes de classification automatiques. Une science du crowdsourcing est en train de se développer. »

 

* Des forums plus adaptés aux échanges des contributeurs ont été développés sous le nom de Talk.

 

Pour en savoir plus :

 

Le blog de Zooniverse (anglais) http://blogs.zooniverse.org/

L’astronomie citoyenne pour sauver l’humanité, Télérama, http://www.telerama.fr/techno/l-astronomie-citoyenne-pour-sauver-l-humanite,63873.php

A zooniverse of galaxies, Agora For Women in Science, http://agora.forwomeninscience.com/index.php/2011/07/a-zooinverse-of-galaxies/