一场正在博物馆上演的数字革命
Charles Marshall
加州大学伯克利分校古生物学教授
加州大学古生物博物馆馆长
世界上大多数博物馆都隐藏着一个秘密：它们是数以百万计的自然历史标本的家园，而这些标本几乎从未见天日。它们被隐藏在公众视线之外，通常被安置在公共展览大厅的隐秘之处或在场外库房中。
在每个博物馆的管理安排下，只有极其微小的一部分知识财富被公开展示。而在化石以外，博物馆更是我们了解世界上现存物种以及我们自己文化历史的宝库。
由于有很多藏品没有展出，博物馆甚至可能不知道它们庞大藏品的全部内容。Jae C. Hong拍摄
对于古生物学家、生物学家和人类学家而言，博物馆就像历史学家的档案室。和大多数档案一样，正如那些存放在梵蒂冈或国会图书馆的档案，每个博物馆通常都保存着许多独特的标本，这是我们所拥有的关于它们所代表的物种的唯一数据。
每一件博物馆藏品的独特性意味着，科学家们通常需要在世界各地漫游探访它们。这也意味着，收藏的丧失，代表着知识的不可替代的丧失，正如最近发生在里约热内卢的那场令人揪心的大火一般。这类似于家族长老去世时家族史也会随之消失。
在里约热内卢的那场意外中，那些损失包括独一无二的恐龙，也许是在南美洲发现的最古老的人类遗骸，以及记录着唯一的和不再存在的土语者的土著语言录音和文件。那些我们曾经获得的知识，在原始数据遗失后将难以再被深入研究；那些我们或许在未来可以探究的知识，在原始数据遗失后，或许再也无法知道其中的奥秘。
位于里约热内卢的巴西国家博物馆火灾意外后现场
但如今，包括互联网（internet）、互操作数据库（interoperable databases）和快速成像技术（rapid imaging techniques）在内的一系列数字技术使博物馆数据的电子化集合成为可能。包括我领导的一个多机构研究小组在内的研究人员正在为协调这数百万个标本的使用奠定基础。在全球范围内，这些团队正在努力将这些目前无法通过网络访问的“暗数据（black data）”通过数字化公之于众。
译注：black data，或译为“暗数据”，是指那些未被发掘或理解的数据，来自于大数据的阴暗面，即信息资产企业在日常业务活动中收集、处理和存储但不具备特定用途的数据。文中的暗数据更多指代的是藏品中未被电子化收集及整理的信息。
研究人员必须亲自去拜访非数字化的标本，即使他们知道这些标本的存在，但是也不知道他们能发现什么。Smithsonian Institution供图，CC BY-NC-SA
古生物学家经常认为化石记录并不完整。但对某些团队而言，化石记录可以被呈现得非常好。大部分情况下，博物馆里具备很多以前收集的标本，这些标本往往能帮助科学家们回答他们的研究问题。而这对化石标本截然不同的两种看法其问题的核心在于这些化石标本的可访问性或者说是不可访问性有多大。
庞大的化石收藏规模，以及这些化石收藏的大部分内容收集于电脑和互联网发明之前的年代，这两个现实情况使得很难聚集与博物馆标本有关的数据。从数字的角度看，世界上大多数化石都包含着“暗数据”。现存的大部分博物馆藏品都不是电脑控制的，这一事实也意味着，被遗忘的珍宝正等待着在博物馆内部被重新发现。
高分辨率照片是数字化过程的重要组成部分。Smithsonian Institution供图, CC BY-NC-SA
在美国国家科学基金会（National Science Foundation，简称：NSF）等资助机构的远见和投资下，许多博物馆正在相互合作，将化石记录的关键部分的数据进行数字化整合。我工作的加州大学古生物博物馆（The University of California Museum of Paleontology at Berkeley）是10家正在进行化石数据收集的博物馆之一。通过我们馆藏的数字化，我们正在努力了解过去6600多万年间，从智利到阿拉斯加的太平洋东海岸的海洋生态系统是如何受到重大环境变化影响的。
加州大学古生物博物馆
数字化过程本身就包括将还没有录入的标本收集数据添加到博物馆计算机系统中，这些数据就包括化石的物种鉴定、发现地点以及发现它们的年代。然后，我们将标本采集的地理位置数字化，并拍摄可以通过网络获取的数字图像。
团队成员将每个化石的信息输入到一个集中的数据库中。Smithsonian Institution, CC BY-NC-SA
美国生物标本数据化平台（the Integrated Digitized Biocollections，简称：iDigBio）就在负责着美国所有自2011年开始由NSF负责资助的主要博物馆数字化工作。
iDigBio项目页面截图
值得注意的是，在线收集包括成千上万张图片在内的化石数据的数字汇集成本，与最初收集化石的成本相比，明显低了不少。这也比这些宝贵资源的物理维护费用和创造可访问性的花费要少得多。这样的成本显然是那些理应为里约热内卢的博物馆事故负责的人所不愿意承担的，这也就不可避免地造成了灾难性的后果。
EPICC
我们组合了一个被称为新生代东太平洋无脊椎动物群落（Eastern Pacific Invertebrate Communities of the Cenozoic，简称：EPICC）的团体，该团体量化了我们联合收集中的“暗数据”。
译注：EPICC最初是9个自然历史博物馆的合作组织，该组织对参与机构在东太平洋发现的海洋无脊椎动物化石进行数据数字化汇集。如今共有十家机构参与其中。
EPICC9家成员机构分布图
过程中我们发现，在这10个博物馆里的化石总量是加利福尼亚州（California，简称：加州）、俄勒冈州（Oregon）和华盛顿州（Washington）采集地数量的23倍，超过了目前古生物科学文献在线电子数据库（古生物学数据库，Paleobiology Database）的记录。
EPICC中10家参与机构列表
EPICC正在使用我们最新的数字化数据，拼凑出对以前的环境变化对生态反应的更丰富理解。我们想测试与长期和短期气候变化相关的想法。生物是如何从灭绝恐龙的大灭绝中恢复过来的？当巴拿马大陆桥首此形成时，海洋温度的变化是如何推动海洋生态系统发生变化的，其中就包括对那些与较冷的太平洋与较暖的加勒比海隔离有关的变化的讨论？
化石标本，来源EPICC官网
为了回答这些问题，来自众多博物馆的所有相关的化石数据，需要方便在线访问，才能得以实现这些数据的大规模合成。数字化使古生物学家能够把森林看作一个整体，而不仅仅是无数棵独木。
在某些情况下，相较于过去的语言记录或与个别标本相关的收集数据，数字记录有助于保护这些宝贵的资源。但是，通常情况下，真实的标本对于理解过去的变化仍然至关重要。研究人员仍然需要直接对标本进行关键测量。
例如，加州大学伯克利分校的博士生Emily Orzechowski正在利用EPICC项目收集的样本来测试加州海岸外的海洋会随着全球气候变化而变冷的想法。气候模型预测全球变暖的加剧将导致更强的风顺海岸而下，这将增加沿海的上升流，将寒冷的海水从深海带到海面——这就是旧金山（San Francisco）著名的夏季大雾的原因。
夏季浓雾笼罩的旧金山，来源国际在线
她使用的测试依赖于大量化石分布的绘制。她正在测量贝壳化石和蜗牛壳中发现的氧和碳同位素的细微差别，这些化石可以追溯到12万年前地球历史上最后一个间冰期，那时的西海岸比现在暖和。在这类研究中，获得真实的化石是至关重要的。
一旦数字化，关于化石的信息可以在世界范围内获取，而标本本身仍然可以被来访的研究人员用来进行重要的观察或测量。Deniz Durmis拍摄
理解对过去变化的反应并不仅仅局限于化石。例如，近一个世纪前，加州大学伯克利分校（the University of California, Berkeley）的脊椎动物博物馆（the Museum of Vertebrate Zoology）馆长Joseph Grinnell在加州各地系统性地收集了哺乳动物和鸟类。随后，博物馆重新调查了这些精确的地点，发现了许多物种分布的重大变化，包括莫哈韦沙漠（ Mojave Desert）中许多鸟类的消失。
这项工作的一个关键方面是将近100年历史的博物馆标本的DNA与今天活着的动物的DNA进行比较。这一比较揭示了种群的严重分裂，并导致了对环境变化反应的遗传变化的鉴定。足以说明拥有真实的标本对这类项目而言也至关重要。
这场数字革命不仅仅局限于化石和古生物学，它属于所有的博物馆藏品。策展人和研究人员会感到无比兴奋，因为通过这初显成效的藏品数字化工程将赋予他们对全球博物馆藏品（从化石到生物标本）更多的研究动力与支持。
来源：The Conversation
作者：Charles Marshall
原标题：“Digitizing the vast 'dark data' in museum fossil collections”
图片来源于原文及相关机构官网
原文结构略有调整，部分小标题为后期添加
翻译：ML
编辑：Mark仔#大侦探
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