一場正在博物館上演的數字革命
原標題：一場正在博物館上演的數字革命
Charles Marshall
加州大學伯克利分校古生物學教授
加州大學古生物博物館館長
世界上大多數博物館都隱藏著一個秘密：它們是數以百萬計的自然歷史標本的家園，而這些標本幾乎從未見天日。它們被隱藏在公眾視線之外，通常被安置在公共展覽大廳的隱秘之處或在場外庫房中。
在每個博物館的管理安排下，只有極其微小的一部分知識財富被公開展示。而在化石以外，博物館更是我們了解世界上現存物種以及我們自己文化歷史的寶庫。
由於有很多藏品沒有展出，博物館甚至可能不知道它們龐大藏品的全部內容。Jae C. Hong拍攝
藏品的獨一無二
獨特與唯一
對於古生物學家、生物學家和人類學家而言，博物館就像歷史學家的檔案室。和大多數檔案一樣，正如那些存放在梵蒂岡或國會圖書館的檔案，每個博物館通常都保存著許多獨特的標本，這是我們所擁有的關於它們所代表的物種的唯一數據。
每一件博物館藏品的獨特性意味著，科學家們通常需要在世界各地漫遊探訪它們。這也意味著，收藏的喪失，代表著知識的不可替代的喪失，正如最近發生在里約熱內盧的那場令人揪心的大火一般。這類似於家族長老去世時家族史也會隨之消失。
在里約熱內盧的那場意外中，那些損失包括獨一無二的恐龍，也許是在南美洲發現的最古老的人類遺骸，以及記錄著唯一的和不再存在的土語者的土著語言錄音和文件。那些我們曾經獲得的知識，在原始數據遺失後將難以再被深入研究；那些我們或許在未來可以探究的知識，在原始數據遺失後，或許再也無法知道其中的奧秘。
位於里約熱內盧的巴西國家博物館火災意外後現場
讓「暗數據」重見天日
但如今，包括互聯網（internet）、互操作資料庫（interoperable databases）和快速成像技術（rapid imaging techniques）在內的一系列數字技術使博物館數據的電子化集合成為可能。包括我領導的一個多機構研究小組在內的研究人員正在為協調這數百萬個標本的使用奠定基礎。在全球範圍內，這些團隊正在努力將這些目前無法通過網路訪問的「暗數據（black data）」通過數字化公之於眾。
譯註：black data，或譯為「暗數據」，是指那些未被發掘或理解的數據，來自於大數據的陰暗面，即信息資產企業在日常業務活動中收集、處理和存儲但不具備特定用途的數據。文中的暗數據更多指代的是藏品中未被電子化收集及整理的信息。
研究人員必須親自去拜訪非數字化的標本，即使他們知道這些標本的存在，但是也不知道他們能發現什麼。Smithsonian Institution供圖，CC BY-NC-SA
什麼藏在了抽屜和盒子里
古生物學家經常認為化石記錄並不完整。但對某些團隊而言，化石記錄可以被呈現得非常好。大部分情況下，博物館裡具備很多以前收集的標本，這些標本往往能幫助科學家們回答他們的研究問題。而這對化石標本截然不同的兩種看法其問題的核心在於這些化石標本的可訪問性或者說是不可訪問性有多大。
擴大數據的可訪問性
龐大的化石收藏規模，以及這些化石收藏的大部分內容收集於電腦和互聯網發明之前的年代，這兩個現實情況使得很難聚集與博物館標本有關的數據。從數字的角度看，世界上大多數化石都包含著「暗數據」。現存的大部分博物館藏品都不是電腦控制的，這一事實也意味著，被遺忘的珍寶正等待著在博物館內部被重新發現。
高解析度照片是數字化過程的重要組成部分。Smithsonian Institution供圖, CC BY-NC-SA
在美國國家科學基金會（National Science Foundation，簡稱：NSF）等資助機構的遠見和投資下，許多博物館正在相互合作，將化石記錄的關鍵部分的數據進行數字化整合。我工作的加州大學古生物博物館（The University of California Museum of Paleontology at Berkeley）是10家正在進行化石數據收集的博物館之一。通過我們館藏的數字化，我們正在努力了解過去6600多萬年間，從智利到阿拉斯加的太平洋東海岸的海洋生態系統是如何受到重大環境變化影響的。
加州大學古生物博物館
數字化過程本身就包括將還沒有錄入的標本收集數據添加到博物館計算機系統中，這些數據就包括化石的物種鑒定、發現地點以及發現它們的年代。然後，我們將標本採集的地理位置數字化，並拍攝可以通過網路獲取的數字圖像。
團隊成員將每個化石的信息輸入到一個集中的資料庫中。Smithsonian Institution, CC BY-NC-SA
美國生物標本數據化平台（the Integrated Digitized Biocollections，簡稱：iDigBio）就在負責著美國所有自2011年開始由NSF負責資助的主要博物館數字化工作。
iDigBio項目頁面截圖
成本降低
值得注意的是，在線收集包括成千上萬張圖片在內的化石數據的數字彙集成本，與最初收集化石的成本相比，明顯低了不少。這也比這些寶貴資源的物理維護費用和創造可訪問性的花費要少得多。這樣的成本顯然是那些理應為里約熱內盧的博物館事故負責的人所不願意承擔的，這也就不可避免地造成了災難性的後果。
數字化的數據有助於回答研究問題
EPICC的量化
EPICC
我們組合了一個被稱為新生代東太平洋無脊椎動物群落（Eastern Pacific Invertebrate Communities of the Cenozoic，簡稱：EPICC）的團體，該團體量化了我們聯合收集中的「暗數據」。
譯註：EPICC最初是9個自然歷史博物館的合作組織，該組織對參與機構在東太平洋發現的海洋無脊椎動物化石進行數據數字化彙集。如今共有十家機構參與其中。
EPICC9家成員機構分布圖
過程中我們發現，在這10個博物館裡的化石總量是加利福尼亞州（California，簡稱：加州）、俄勒岡州（Oregon）和華盛頓州（Washington）採集地數量的23倍，超過了目前古生物科學文獻在線電子資料庫（古生物學資料庫，Paleobiology Database）的記錄。
EPICC中10家參與機構列表
數字化提高化石數據的可訪問性
EPICC正在使用我們最新的數字化數據，拼湊出對以前的環境變化對生態反應的更豐富理解。我們想測試與長期和短期氣候變化相關的想法。生物是如何從滅絕恐龍的大滅絕中恢復過來的？當巴拿馬大陸橋首此形成時，海洋溫度的變化是如何推動海洋生態系統發生變化的，其中就包括對那些與較冷的太平洋與較暖的加勒比海隔離有關的變化的討論？
化石標本，來源EPICC官網
為了回答這些問題，來自眾多博物館的所有相關的化石數據，需要方便在線訪問，才能得以實現這些數據的大規模合成。數字化使古生物學家能夠把森林看作一個整體，而不僅僅是無數棵獨木。
真實標本也至關重要
在某些情況下，相較於過去的語言記錄或與個別標本相關的收集數據，數字記錄有助於保護這些寶貴的資源。但是，通常情況下，真實的標本對於理解過去的變化仍然至關重要。研究人員仍然需要直接對標本進行關鍵測量。
例如，加州大學伯克利分校的博士生Emily Orzechowski正在利用EPICC項目收集的樣本來測試加州海岸外的海洋會隨著全球氣候變化而變冷的想法。氣候模型預測全球變暖的加劇將導致更強的風順海岸而下，這將增加沿海的上升流，將寒冷的海水從深海帶到海面——這就是舊金山（San Francisco）著名的夏季大霧的原因。
夏季濃霧籠罩的舊金山，來源國際在線
她使用的測試依賴於大量化石分布的繪製。她正在測量貝殼化石和蝸牛殼中發現的氧和碳同位素的細微差別，這些化石可以追溯到12萬年前地球歷史上最後一個間冰期，那時的西海岸比現在暖和。在這類研究中，獲得真實的化石是至關重要的。
一旦數字化，關於化石的信息可以在世界範圍內獲取，而標本本身仍然可以被來訪的研究人員用來進行重要的觀察或測量。Deniz Durmis拍攝
理解對過去變化的反應並不僅僅局限於化石。例如，近一個世紀前，加州大學伯克利分校（the University of California, Berkeley）的脊椎動物博物館（the Museum of Vertebrate Zoology）館長Joseph Grinnell在加州各地系統性地收集了哺乳動物和鳥類。隨後，博物館重新調查了這些精確的地點，發現了許多物種分布的重大變化，包括莫哈韋沙漠（ Mojave Desert）中許多鳥類的消失。
這項工作的一個關鍵方面是將近100年歷史的博物館標本的DNA與今天活著的動物的DNA進行比較。這一比較揭示了種群的嚴重分裂，並導致了對環境變化反應的遺傳變化的鑒定。足以說明擁有真實的標本對這類項目而言也至關重要。
待續的數字革命
這場數字革命不僅僅局限於化石和古生物學，它屬於所有的博物館藏品。策展人和研究人員會感到無比興奮，因為通過這初顯成效的藏品數字化工程將賦予他們對全球博物館藏品（從化石到生物標本）更多的研究動力與支持。
來源：The Conversation
作者：Charles Marshall
原標題：「Digitizing the vast "dark data" in museum fossil collections」
圖片來源於原文及相關機構官網
原文結構略有調整，部分小標題為後期添加
翻譯：ML
編輯：Mark仔#大偵探
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