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電子報

新興科技應用
農村發展及水土保持署
Time Machine公民協力、歷史重現-
公民科學的發展與國內外案例(二)
期數 / 第17期
發布日期 / 2021.07.15
主筆 / 林宥伯
責任編輯 / 陳振宇

公民科學在各領域發展出了不同的協作模式,應用方向也不盡相同,如曾經介紹過的調查、紀錄、資料整理等等,不僅描繪了目前的生活環境與議題,也提供了未來可能的解決方法;這些合作模式能運用科技突破空間的限制,了解現象全貌,除此之外,公民科學還有其他的可能性嗎?既然能整合不同空間的資源,那有沒有機會解讀不同時間下的智慧呢?

這期將帶大家重回二戰時期的美國海軍天氣數據庫、窺見過去180年的世界潮汐、感受WWI與WWII的現場影片紀錄、發掘美國國家檔案館(National Archives)的歷史與隱藏其中的臺灣片段,以歷史為鏡,解當下之事,尋未來之謎。

圖1、1915 年 8 月 16 日全球天氣模式的重建,當時加爾維斯頓颶風即將在德克薩斯州海岸登陸。圖片來源:20 世紀再分析計畫(簡稱 20CRv3)
圖1、1915 年 8 月 16 日全球天氣模式的重建,當時加爾維斯頓颶風即將在德克薩斯州海岸登陸。圖片來源:20 世紀再分析計畫(簡稱 20CRv3)
由NOAA與CIRES共同打造的歷史氣候時光機

時光機常見於科幻作品之中,但由美國國家海洋與大氣管理局(NOAA)及科羅拉多大學博爾德分校的研究機構CIRES所建構的歷史重現計畫,結合了國家檔案與眾人之力(如圖2),完成了從1836年至2015年每天的天氣情況模擬,敞開了失落歷史的大門,邀請全球的科學家們一同發掘。

圖2、Old Weather專案。www.oldweather.org/index.html
圖2、Old Weather專案。www.oldweather.org/index.html

研究人員與志願者將氣壓、海水溫度、海冰觀測等歷史資料數化後(如圖3),藉由NOAA的全球天氣數值模式預報系統,產生出重建的歷史氣候模型,可重現如溫度、壓力、風、濕度、太陽輻射及雲層等全球天氣樣貌。

圖3、1915 年 8 月 16 日北半球環流模式的歷史天氣記錄。圖片來源:NOAA 物理科學部
圖3、1915 年 8 月 16 日北半球環流模式的歷史天氣記錄。圖片來源:NOAA 物理科學部

研究人員也使用了20CRv3與其他數據集,建構了全球暴潮資料庫(GSSR),所產製百年時間尺度的資料,彌補了潮汐量測記錄過短的困境。研究員Thomas Wahl也在研究中指出暴潮數據未來將可用於預測極端海平面變化和沿海暴潮與淹水事件。建構GSSR資料庫模型如圖4,並且計畫成果使用CC4.0授權釋出。

圖4、GSSR數據架構模型。Tadesse, M.G., Wahl, T. A(2021)
圖4、GSSR數據架構模型。Tadesse, M.G., Wahl, T. A(2021)
圖5、全球暴潮資料庫。http://gssr.info/
圖5、全球暴潮資料庫。http://gssr.info/

這些珍貴史料能夠在短時間內被發掘出來,很大一部分歸功於美國國家檔案館的公民科學計畫Citizen Archivist Dashboard,該計畫從2012年以來結合了公民參與及公私協力,貢獻了數百萬個標籤、詮釋資料、文字人工辨識、影片與圖片等等。

國家檔案館的資料活化再利用

美國國家檔案館的Citizen Archivist Dashboard計畫,很早便結合了公眾的力量(如圖6),有系統的數位化與活化這些珍貴的紙本史料(如圖7、8)。

圖6、美國國家檔案館的公民科學計畫Citizen Archivist Dashboard
圖6、美國國家檔案館的公民科學計畫Citizen Archivist Dashboard
圖7、歷史文件轉錄任務
圖7、歷史文件轉錄任務
圖8、NOAA提供的待轉錄文件
圖8、NOAA提供的待轉錄文件

歷史文件除了靜態資料外,也包含了早期黑白影像,如2016年完成的階段性字幕計畫結合Amara平台(圖9),將珍貴的WWI跟WWII紀錄影片重新標記並增加了字幕(圖10)。

圖9、U.S. National Archives Team on the Amara Platform
圖9、U.S. National Archives Team on the Amara Platform
圖10、字幕轉譯成果與YOUTUBE頻道
圖10、字幕轉譯成果與YOUTUBE頻道

當巨量資料逐步地被整理出來後,如何有架構地儲存、搜尋、使用、呈現與展示,往往是個無法廻避的大問題。因此美國國家檔案館除了活化資料外,也積極的與不同的知識管理單位進行合作,比如與wiki合作的WikiProject NARA,即整合既有的數據結構服務,推動資料更有效率地流通與加值。(圖11、圖12)

圖11、WikiProject NARA計畫
圖11、WikiProject NARA計畫
圖12、WikiProject NARA建構之學科分類
圖12、WikiProject NARA建構之學科分類
美國公民科學的整合平台

從上述案例中可看到,不管是機關之間的檔案交換、儲存、轉譯與再利用,或是研究機關與公民科學參與者的合作,高度仰賴了科技節省下來的溝通成本,藉由平台架構與制度,打破資料類型、時間以及空間的限制。

圖13、美國公民科學入口網
圖13、美國公民科學入口網

上述案例不僅是各個領域、機關之間有著自己的平台網絡,背後更擁有整合了聯邦政府高度的單一入口,完整的培訓架構,匯集了各地的公民能量,也提供了技術交流、研究資源媒合等優點。

台灣歷史資料的再利用

台灣發展公民科學時間不亞於美國,也不僅止於自己的角度,從美國的龐大資料開放與嚴謹架構中,我們也從中發掘出了美國角度下的台灣歷史,如2017年的國家寶藏計畫(如圖14)。

圖14、黑客松提案-遺落在世界的國家寶藏
圖14、黑客松提案-遺落在世界的國家寶藏
圖15、國家寶藏成果網站
圖15、國家寶藏成果網站

而台灣國家發展委員會檔案管理局,自90年成立以來,也致力於相關資料徵集、典藏、再活化,過去也已建置了許多成果,並預計於今年11月舉辦20週年研討會。

圖16、檔案管理局資料徵集與再利用
圖16、檔案管理局資料徵集與再利用
圖17、檔案時光盒歷史資料
圖17、檔案時光盒歷史資料

不同部會如文化部的國家文化記憶庫,也整理了超過200萬筆的素材,提供各領域的夥伴交流及運用。

圖18、國家文化記憶庫-典藏故事:日星鑄字行
圖18、國家文化記憶庫-典藏故事:日星鑄字行

公民科學是個具高度彈性及強大的合作模式,不僅僅能用於現在與未來,更能從歷史中汲取智慧。當我們加上科技的連結,更能突破時間與空間的限制,讓資訊藉由眾人的力量產生更多的公益價值,也是對於未來資料治理的願景。各位讀者不妨探索一下這些數位典藏庫,或許能獲得不一樣的收穫歐。

相關連結
  1. 舊天氣“時光機”為研究人員打開寶庫:
    https://research.noaa.gov/article/ArtMID/587/ArticleID/2560/Old-weather-time-machine-opens-a-treasure-trove-for-researchers
    2. 專案介紹- Old Weather:
    https://www.oldweather.org/index.html
    3. 環境科學研究合作研究所 CIRES:
    https://cires.colorado.edu/about
    4. 20 世紀再分析計畫(簡稱 20CRv3):
    https://psl.noaa.gov/data/20thC_Rean/
    5. New Global Storm Surge Reconstructions Database Draws on CPO Investments in 20th Century Reanalysis Project:
    https://cpo.noaa.gov/Serving-Society/News/ArtMID/8270/ArticleID/2256/New-Global-Storm-Surge-Reconstructions-Database-Draws-on-CPO-Investments-in-20th-Century-Reanalysis-Project
    6.全球暴潮資料庫:
    http://gssr.info/
    7. 美國國家檔案管理局公民科學專案-Citizen Archivist Dashboard:
    https://www.archives.gov/citizen-archivist
    8.美國國家檔案館-歷史影片字幕計畫(2016):
    https://amara.org/en/teams/national-archives/videos/
    https://www.youtube.com/playlist?list=PLugwVCjzrJsWIM3pm2EAxypQnwI9g51Gt
    9.美國國家檔案館-Wiki合作計畫NARA:
    https://en.wikisource.org/wiki/Wikisource:WikiProject_NARA
    10. 美國公民科學入口網:
    https://www.citizenscience.gov/#
    11. 遺落在世界的國家寶藏:
    https://beta.hackfoldr.org/national-treasures
    12.國家寶藏成果平台:
    https://www.nationaltreasure.tw/treasure
    13.國家發展委員會檔案管理局:
    https://www.archives.gov.tw/Default.aspx
    https://atc.archives.gov.tw/
    14.國家文化記憶庫:
    https://memory.culture.tw/
參考文獻

1. Tadesse, M.G., Wahl, T. A database of global storm surge reconstructions. Sci Data 8, 125 (2021). https://doi.org/10.1038/s41597-021-00906-x

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