Dzisiejsze telefony to nie tylko potężne komputery o miniaturowych rozmiarach. W niedużej obudowie mieszczą się przeróżne zaawansowane czujniki, które można wykorzystać w poważnych badaniach naukowych. Korzystają z tego kolejne grupy badawcze, a przecież może także każdy „przeciętny Kowalski”!
Osobiście, choć trochę ciężko mi się przyznać, pamiętam czasy, kiedy chodziłem do budki telefonicznej, gdy chciałem do kogoś zadzwonić, a telefony miały tarcze do wykręcania numerów. Żeby zajmować się poważną nauką, trzeba natomiast było zostać zawodowym naukowcem. Dzisiaj jest inaczej — posiadamy telefony! Potężnej mocy obliczeniowej, dotykowemu ekranowi, wysokiej rozdzielczości kamerom, głośnikom i mikrofonom towarzyszą odbiorniki sygnału satelitarnego, akcelerometry, kompasy, mierniki temperatury, ciśnienia i inne czujniki. To oznacza, iż praktycznie każdy ma w kieszeni potężne narzędzie naukowe. To ogromny potencjał.
Telefony ostrzegają przed trzęsieniem ziemi
Aby dostatecznie gwałtownie przewidzieć trzęsienie ziemi, potrzebny jest m.in. dostęp do dużej liczby pomiarów drgań z różnych miejsc rozmieszczonych na dużym terenie. Jak to zrobić? Jednym z rozwiązań jest budowa licznych profesjonalnych stacji pomiarowych. To jednak sposób drogi i pracochłonny. Naukowcy z University of California, Berkeley wpadli na inny pomysł. Na łamach prestiżowego „Science” opisali niedawno projekt badawczy, w którym do przewidywania trzęsień ziemi wykorzystali telefony. Stworzyli system, który dzięki wykorzystaniu akcelerometrów działających w telefonach z Androidem pozwolił na ostrzeganie przed trzęsieniami w 98 krajach.
Jak podają naukowcy, w czasie trzech lat system ten dziesięciokrotnie zwiększył dostęp do ostrzeżeń, z których teraz mogło korzystać, bagatela, 2,5 miliarda ludzi. Dostarczał przy tym ostrzeżenia o wstępnych wstrząsach spójne z ostrzeżeniami pochodzącymi z innych systemów detekcji, ale działał na znacznie większą skalę. „Pokazaliśmy, w jaki sposób działające na telefonach algorytmy wykrywania trzęsień ziemi mogą być wdrażane na dużą skalę, a dzięki analizie przeszłych zdarzeń jeszcze udoskonalane” – piszą autorzy publikacji.
GPS w Twoim telefonie analizuje atmosferę
Z kolej zespół z Google Research, Mountain View pokazał, iż z pomocą telefonów można badać stan jednej z warstw atmosfery – jonosfery. Ta rozciągająca się od 50, aż do 1500 km nad Ziemią warstwa ma najważniejsze znaczenie m.in. dla działania satelitarnej nawigacji. Powstające w niej zakłócenia to, jak wyjaśniają naukowcy, przyczyna największych błędów pozycjonowania. Jeden z głównych powodów tych zakłóceń to zmieniająca się ilość obecnych w jonosferze elektronów, która zależy m.in. od lokalizacji, czasu, aktywności słonecznej i sytuacji geomagnetycznej. Na Ziemi buduje się z tego powodu specjalne stacje badawcze, które tworzą mapy stanu jonosfery, jednak ich relatywnie rzadkie rozmieszczenie powoduje powstawanie luk w wiedzy.
Tymczasem do podobnych pomiarów można użyć odbiorników sygnału nawigacji satelitarnej znajdujących się w telefonach – zauważyli badacze, którzy wykorzystali w ten właśnie sposób miliony telefonów. „Pokazaliśmy, iż rozproszona sieć wykrywających zakłócenia czujników – w postaci milionów telefonów z systemem Android – może wypełnić wiele z w tej chwili istniejących luk. Może podwoić zasięg pomiarów, dostarczając dokładnego obrazu jonosfery w regionach świata słabo obsługiwanych przez tradycyjną infrastrukturę” – donoszą badacze na łamach periodyku „Nature”.
Smartfony w służbie nauki pomagają w prognozach pogody
W podobny sposób można usprawnić badanie pogody, jak pokazali specjaliści z Politechniki Federalnej w Zurychu. Przy współpracy z ESA opracowali oni aplikację CAMALIOT, która także wykorzystuje sygnały z satelitów telekomunikacyjnych. Zbierane informacje są przetwarzane przez sztuczną inteligencję, która określa zjawiska zachodzące w troposferze. System wzbogacono później o możliwość analizy danych pochodzących z innych, działających w telefonach czujników – mierzących temperaturę, oświetlenie, ciśnienie atmosferyczne czy choćby wilgotność. W trakcie głównej kampanii zebrano ponad 130 miliardów pomiarów, przy udziale ponad 12 tys. użytkowników.
Aplikacje obejmują różne dziedziny nauki
Potencjał technologii ukrytych w telefonach zauważają coraz liczniejsze grupy naukowców. Projektów badawczych wykorzystujących nowoczesne telefony jest wiele. Znaczną część z nich można znaleźć na specjalnych serwisach poświęconych nauce obywatelskiej (ang. citizen science). Na przykład na stronie Pocket.science można przystąpić do programów związanych np. ze środowiskiem naturalnym – dotyczących monitorowania wody i powietrza czy analizy poziomu zanieczyszczenia środowiska światłem – a także pomóc w poszukiwaniu czarnych dziur.
W serwisie SciStarter poświęconym różnorodnym projektom z zakresu nauki obywatelskiej można znaleźć także niemało programów wykorzystujących telefony, z przeróżnych dziedzin. Często używany jest tylko aparat albo ekran, ale oferowane są też bardziej wymagające aplikacje, korzystające z różnych sensorów czy mocy obliczeniowej telefonu. Także w Zooniverse – jednej z największych platform z projektami typu citizen science – dostępnych jest wiele programów z w których można wykorzystać telefon, choć raczej głównie jako urządzenie z dotykowym ekranem.
Telefon pomaga w smart-edukacji
Smartfon to także doskonałe narzędzie, które można wykorzystać w edukacji i oswajaniu z nauką młodych osób. Dobrze pokazuje to serwis Lab4U. Można w nim znaleźć instrukcje, jak z pomocą telefonu przeprowadzić przeróżne edukacyjne eksperymenty z fizyki, chemii i biologii. Na przykład w doświadczeniach z fizyki wykorzystywana jest zamontowana w telefonie kamera, a także akcelerometr, mikrofon, czy funkcja pomiaru prędkości. Doświadczenia dotyczą m.in. ruchu, siły, energii, fizyki fal, elektryczności i magnetyzmu. Zestaw dotyczący chemii pomaga zaznajomić się z działaniem roztworów, reakcjami chemicznymi, czy zagadnieniami związanymi z kwasowością i zasadowością. Wbudowana w telefon kamera pomaga w śledzeniu zmian w barwie roztworu czy w określeniu stężenia danej substancji. jeżeli chodzi o biologię, to na przykład program Analyscope pozwala analizować zdjęcia z mikroskopu – m.in. zliczać różne obecne na nim obiekty czy przypisywać je do odpowiedniej kategorii. Inny program pozwala z kolej na systematyczne prowadzenie zapisów z pomiarów różnych biologicznych procesów, czy prowadzenie notatek z zajęć terenowych.
Smartfon w służbie nauki!
Smartfon to więc coś dużo więcej, niż tylko gadżet do komunikacji, przeglądania mediów społecznościowych, podcastów czy słuchania muzyki. To potężne narzędzie, które m.in. dzięki swojej powszechności może odegrać niebagatelną rolę w poważnych badaniach naukowych. Co, być może równie ważne, pozwala w tych badaniach uczestniczyć praktycznie każdemu, kto tylko zechce.
Źródło zdjęcia: Thirdman
