site.btaКомпютрите и дигитализацията помагат на учените да изследват и предпазят околната среда и нейното биоразнообразие

Употребата на компютърни алгоритми, за да извличаме данни от научните публикации, помага за разпространението на тази информация. В момента не можем да преброим познатите на науката биологични видове, защото не можем да анализираме данните, с които разполагаме и които продължават да се публикуват всекидневно. Това каза пред БТА д-р Донат Агости, президент на Plazi, асоциация, базирана в Берн (Швейцария) и занимаваща се с извличането на данни за биоразнообразието от различни научни публикации. Той е експерт по ентомология и екология. 

Според д-р Агости това означава, че нямаме пълната картина, за да можем да изследваме и предпазим околната среда и нейното биоразнообразие. 

Д-р Донат Агости

Донат Агости беше в България за участие в Международната конференция TDWG 2022 за информационните стандарти за биоразнообразието, която се състоя в столицата през октомври. В събитието в София се включиха близо 400 учени от общо 41 страни в целия свят. За 37-ма поредна година Международната асоциация за стандарти за биологичното разнообразие (TDWG) събира експерти от цял свят, за да обменят опит и идеи, докато представят последните новости в стандартизирането на данни за биоразнообразието. Организатори на конференцията бяха международното научно издателство “Пенсофт”, което е базирано в България, заедно с Националния природонаучен музей и Института по биоразнообразие и екосистемни изследвания при Българската академия на науките.

Ако си представим физически данните за биологичното разнообразие, с които разполагаме към момента, ще получим повече от 500 милиона страници. Всеки ден към тях се прибавят нови. Няма човек, който може да прочете всичко това, но компютрите и техните алгоритми могат. С тяхна помощ можем да извадим данните, които са ни необходими, отбеляза още д-р Агости.

Основна цел на TDWG е да подпомага и осигурява дългосрочното съхранение и достъпност на цялото знание, което човечеството е научило, научава и ще научи за живите организми на Земята. Оптимизирането и налагането на успешни универсални стандарти в съхранението и разпространението на данни за биоразнообразието ще позволят на експертите изключително бързо и лесно да получават достъп до наличната информация и да я използват за нови открития и най-вече за навременни мерки за опазването на видовете и екосистемите. TDWG се заема с отговорността да създава, разработва, поддържа и развива разнообразни дигитални платформи, инструменти и алгоритми. Тези технологии са начинът различните поколения експерти да ползват знанията на своите предшественици, за да надграждат, вместо да дублират научните си трудове.

Информационните масиви са огромни. Те включват класификацията на даден организъм, неговите биологични и генетични характеристики, информация за разпространението му, както и цялата хронология на неговото изучаване, проследена в имената на учени и техните научни трудове и публикации. Сред дискусионните теми на форума в София бяха идеите за промени в таксономичната наука, обработката на научни статии и извличането на данни от тях, процесът на дигитализация. 

Ихтиологът д-р Ричард Пайл, който работи в Музея Bishop в Хонолулу (САЩ) и е мениджър на ZooBank - международна платформа за регистриране на новооткрити и описани животински видове, разказа пред БТА за дискусиите за промяна около таксономичната наука. За мен проблемът е не толкова нуждата от промяна в самата таксономична наука, а това, че тя не се използва по най-добрия начин, каза Пайл. Според него в обществото липсва и признание към работата на специалистите в тази област. Това, което всъщност е нужно да променим, са сравнително дребни неща в това как използваме таксономията в качеството ѝ на инструмент за опознаване на биологичното разнообразие. И тук стигаме до ролята на базите данни и информатиката, посочи той. По думите му светът вече разполага с изключително много информация, нужна да разберем доколко застрашено е биоразнообразието, как и до каква степен то бива засегнато от човешката дейност и климатичните промени и, оттам, как можем да оптимизираме ефективното опазване на околната среда. 

 Д-р Ричард Пайл

Проблемът, чието разрешаване се опитваме да помогнем на тези ежегодни срещи, е достъпът до тази информация, тъй като базите данни и платформите, където те се съхраняват, не са свързани добре помежду си, смята ученият. Според него за пръв път в историята имаме възможността да съберем цялата тази “разпиляна” информация, за да дадем отговорим на въпросите за биологичното разнообразие, които сме търсили досега. Той отбеляза, че научни срещи като тази в София са важни, защото предоставят възможността да се съберат хората зад същите тези платформи и бази данни и заедно да намерят начин да използват напредъка в информационните технологии, за да използват напълно потенциала, с който вече разполагат.
 
Д-р Пайл разказа и за работата на ZooBank, която тази година отбелязва 10 години, откакто е избрана за официалната система за регистрация на нови видове на Международната комисия по зоологическа номенклатура (ICZN). "Когато пуснахме ZooBank през септември 2012 г., не знаехме как учените-таксономи ще приемат платформата - дали ще я ползват или пренебрегнат. Не знаехме какво ще работи добре и какво ще създаде проблеми. Сега обаче вече имаме над 10 години опит, така че сме добре подготвени за ZooBank от ново поколение", каза още той. В момента ICZN разработват следващото издание на Международния кодекс за зоологическа номенклатура - официалният “правилник” за научното наименование на животински организми. В това пето издание на кодекса ZooBank ще има много по-съществена роля, посочи Пайл. Той допълни, че в екипа на ZooBank ще използват повода да представят и някои нововъведения в платформата, като например по-добър интерфейс, който да помага на потребителите да работят по-лесно и бързо с нея. Бъдещото развитие на ZooBank също ще се възползва от конференции като TDWG 2022, каза той и обясни, че подобни дискусии могат да допринесат за много подобрения.

TDWG (Taxonomic Databases Working Group) е създадена през 1985 като международна работна група от учени, работещи върху съхранението на данни, свързани с биологичната класификация на организмите. През 1994 г. организацията сменя името си на Biodiversity Information Standards, за да подчертае разширението на фокуса си, който вече обхваща стандартизирането на данни от всякакъв тип в рамките на науката за биоразнообразието. В предишните две години конференцията се е състояла изцяло във виртуалната среда, а последният форум преди пандемията от КОВИД е бил през 2019 г. в Лайден, Нидерландия. Сега, през 2022 г., събитието се състоя в хибриден формат - присъствено в София и във виртуална платформа.

Проф. д-р Любомир Пенев, директор и основател на Пенсофт - един от организаторите на тазгодишното събитие, разказа за домакинството на Конгреса за международни стандарти в биологичното разнообразие. "Като дългогодишни, и смея да твърдя, силно уважавани участници в асоциацията на TDWG, не ни беше трудно да получим одобрението да станем домакини на тазгодишната конференция", каза Пенев. Сред фактите, наклонили везните в полза на българската кандидатура, е и фактът, че страната ни разполага с удивителна природа - не само като топография, но и като разнообразие от биологични видове. Към момента знаем за около 5000 вида растения, много повече видове гъби, основната част от които са все още неизследвани в България, над 800 вида гръбначни и повече от 30 000 вида насекоми, за които страната ни е дом. Голяма част от тези организми не се срещат никъде другаде в света, което превръща България в т. нар. “гореща точка на биоразнообразието”, разказа проф. Пенев. Според него е напълно основателно да се смята, че науката тепърва предстои да научи и документира десетки хиляди вида гъби и стотици растения и безгръбначни, обитаващи нашите земи. 

По думите му подобна е ситуацията и в световен мащаб, като много експерти твърдят, че има милиони неописани  видове, за чието съществуване науката не подозира към момента. Проблемът, с който се сблъскваме обаче в международен, но още повече в национален мащаб, е “изчезването” на експерти в областта на таксономията, чиято е задачата да проучват, откриват и документират чрез научни публикации съществуването на това биологично разнообразие, разказа още Пенев. Според него не по-малък проблем е, че много биологични видове изчезват преди дори да бъдат описани. Ученият отбеляза, че една от надеждите им е, че събития като TDWG 2022 ще допринесат към науката за биоразнообразието и неговата класификация не само като събират специалисти от цял свят, които да обменят опит и знания помежду си, а и като насърчи интереса към биологичното разнообразие, неговото изучаване и опазване сред обществото, а и сред бъдещото поколение учени.

Професорът по екология към Българска академия на науките и експерт в областта на биология, ентомология, таксономия и информатика в сферата на биологичното разнообразие изрази увереност, че интересът към информатиката на биологичното разнообразие ще се възроди, особено в наши дни, когато се сблъскваме лично с редица екологични аномалии и катастрофи. Времето за ефективни действия и мерки е сега, а отговорността на експертите в сферата на биологичното разнообразие и съхранението и разпространението на данни е да направят така че всеки учен сега и в бъдеще да разполага с необходимото, за да взема добре информирани решения и да предприема ефективни действия, каза още проф. Пенев.

Проф. д-р Любомир Пенев и Дебора Пол

Дебора Пол, председател на изпълнителния комитет на Асоциацията за стандарти за биологичното разнообразие,  сравни първата хибридна конференция на TDWG с грижа за двуяйчни близнаци - нужни са ти по две неща от всичко, само че не съвсем същите, за да включим и тези, които участваха от София, и тези, които се включиха през Zoom. Мисля, че хибридните конференции са бъдещето, тъй като приобщават всички, отбеляза тя. Дебора Пол, която е с дългогодишен опит в сферата на събиране и анализ на данни в сферата на биологичното разнообразие посочи, че целта на всички в TDWG е да създават, поддържат и насърчават използването на стандартизирани данни за биологично разнообразие, които да улеснят споделянето и употребата на тази информация за всички.

Дигитализацията е важен инструмент, който позволява информацията да става все по-достъпна. Перспективите пред дигитализацията са сред обсъжданите теми на TDWG 2022. Директорът на Националния природонаучен музей при БАН проф. д-р Павел Стоев, който е и заместник-директор на издателство Пенсофт, разказа за българския опит в дигитализацията. По думите му реално масовата дигитализация на природните колекции в България е започнала още през 2009 г. с финансовата подкрепа на Фонда за научни изследвания, в рамките на проекта CEBDER. Целта му е била да се създаде център за върхови постижения в изследванията на биоразнообразието и околната среда. В него са се включили общо 10 научни и образователни институции от цялата страна, притежаващи научни колекции. Един от най-важните резултати от този проект бе създаването на база данни за типусните екземпляри в българските колекции, разказа Стоев. Той отбеляза, че това са всъщност най-ценните еталонни екземпляри, които се изучават при описването на новите видове и се запазват в научните колекции, като представители на дадения биологичен вид. Базата данни вече е достъпна през сайта на Националния природонаучен музей. 

Проф. д-р Павел Стоев

През 2020 г. в рамките на Европейския стратегически форум за изследователски инфраструктури (ESFRI) и Националната рамка за научна инфраструктура беше одобрен проектът “Разпределена система от научни колекции – България” (DiSSCo-BG). Общата му стойност е над 2,5 милиона евро, като бенефициенти са Институтът по биоразнообразие и екосистемни изследвания и Националният природонаучен музей при БАН. Една от основните цели на проекта е да бъдат дигитализирани един милион екземпляра, от които 250 000 със снимки, и всичко това в рамките само на четири години. Можете да си представите каква амбициозна цел е това на фона на намаляващия брой на учените-таксономи в страната, каза проф. Стоев и допълни, че през първата година са били дигитализирани над 32 000 екземпляра и са били направени снимки на близо 10 000 научни образци. работат по този проект продължава и в момента.

За дейността на проекта DiSSCo във Великобритания разказа д-р Винсънт Смит, ръководител на отдела по информатика в Националния природонаучен музей в Лондон, както и на инициативата за създаване на специализиран портал за данните, съхранявани в колекциите на музея (NHM Data Portal). Клонът на DiSSCo във Великобритания е мрежа от природонаучни институции, отдадени на общата си цел - да осигурят безпрепятствен достъп както на учените, така и на обществото до всичко, което знаем за природния свят, каза той. По думите му Великобритания съхранява една от най-големите природонаучни колекции - повече от 130 милиона екземпляра, събрани от цял свят, съхранявани в над 90 научни институции, които всъщност съставляват клона на DiSSCo във Великобритания. Със сегашното темпо, дигитализирането на всички колекции в страната би отнело десетилетия, но с помощта на новите технологии като машинното обучение се надяваме процесът да се ускори значително, коментира той. В момента те проучват възможностите и на роботиката да помогне в тази задача. Винсънт Смит смята, че природните колекции имат потенциала да съдействат в намирането на решение на много от сериозните проблеми, които съществуват днес и са свързани с природата и биологичното разнообразие. 

Д-р Винсънт Смит

Данните за биоразнообразието са в основата на всяко откритие и знание за природата около нас. Дори и нашият, човешкият вид, е пряко зависим от това, което знаем или не знаем за останалите участници в нашата екосистема. Целта на TDWG е да направи всичко възможно, за да могат учените, занимаващи се с проучвания, да вършат работата си експедитивно и безпрепятствено, отбелязват от организацията.