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12 mars 2019
Tiberius Brastaviceanu, Tim Lloyd et Fabio Balli
Sensorica et Breathing Games

L’intérêt pour la science ouverte gagne en popularité au sein du milieu scientifique, mais on investit peu pour développer les outils nécessaires à ces nouvelles pratiques. Comment les laboratoires et les équipements scientifiques actuels devront-ils être repensés?

Nous partons de l’hypothèse que les schémas de l’activité scientifique émergent d’un contexte socio-économique et culturel. Nous concevons ces schémas comme l’incarnation de jeux de pratique scientifique que les chercheurs acceptent de jouer, conditionnés par ce qui est possible, autorisé, perçu comme important, et par ce qu’ils ont à gagner et à perdre.

En science ouverte, nous observons une rupture avec le jeu scientifique traditionnel, rupture que nous illustrons ci-dessous. Nous explorons aussi les motivations et les obstacles qui affectent les individus lors de l’adoption de nouvelles pratiques, et nous examinons les lacunes des laboratoires de recherche et des équipements existants qu’il faudra pallier pour passer à la pratique de la science ouverte.

Mosquito
Mosquito est un projet lancé par Sensorica, en collaboration avec plusieurs laboratoires universitaires.

L’intérêt pour la science ouverte gagne en popularité au sein du milieu scientifique, mais on investit peu pour développer les outils nécessaires à ces nouvelles pratiques. Comment les laboratoires et les équipements scientifiques actuels devront-ils être repensés?

Nous partons de l’hypothèse que les schémas de l’activité scientifique émergent d’un contexte socio-économique et culturel. Nous concevons ces schémas comme l’incarnation de jeux de pratique scientifique que les chercheurs acceptent de jouer, conditionnés par ce qui est possible, autorisé, perçu comme important, et par ce qu’ils ont à gagner et à perdre.

En science ouverte, nous observons une rupture avec le jeu scientifique traditionnel, rupture que nous illustrons ci-dessous. Nous explorons aussi les motivations et les obstacles qui affectent les individus lors de l’adoption de nouvelles pratiques, et nous examinons les lacunes des laboratoires de recherche et des équipements existants qu’il faudra pallier pour passer à la pratique de la science ouverte.

 

Quelques tendances générales en recherche

Tendance Description Relation Motivations
Plus collaborative Le nombre moyen d’auteurs par article scientifique continue d’augmenter. Entre chercheurs

Résoudre des problèmes complexes, mutualiser les ressources.
Des études montrent que la valeur épistémique des papiers augmente avec le nombre d'auteurs.

Plus sociale Les plateformes sociales en ligne adaptées aux chercheurs permettent aux scientifiques d’échanger entre eux, au sein de groupes d’intérêts. Entre chercheurs Créer de la visibilité et gagner en réputation, rester à l'écoute, faire appel à l'intelligence collective.
Plus transparente Diffusion avant publication, notebook ouvert mettant gratuitement à la disposition du public des données scientifiques, des informations et des connaissances. Des chercheurs au grand public

Chercheurs : créer un impact, gagner en réputation, montrer son éthique, vulgariser ses activités
Public : avoir accès aux données brutes, pouvoir les comprendre et utiliser.

Production participative, sociofinancement Les chercheurs associent la population à la collecte et à l'analyse de données, à l'aide de plateformes et de jeux en ligne, et à la collecte de fonds par l’entremise de sites de sociofinancement. Des chercheurs impliquent la communauté

Chercheurs : accès à une main-d'œuvre bon marché, voire gratuite, trouver des alternatives aux modes de  financement traditionnels, gagner en autonomie.
Communautés : contribuer à un projet à portée sociale, acquérir des compétences techniques, s’amuser

Plus abordable Utilisation de méthodologies de développement open source pour créer des instruments scientifiques à code ouvert, peu coûteux, réparables et fabriqués par impression 3D. Chercheurs et communautés

Chercheurs :  comprendre et améliorer les équipements utilisés de manière autonome, réduire les coûts d'équipement.
Communautés : contribuer à un projet à portée sociale, s’amuser, fabriquer par soi-même (DIY).

Moins élitiste Des individus deviennent très influents par l’entremise des médias sociaux et au-delà de leurs institutions (émergence du intellectual dark web). Des chercheurs au grand public

Chercheurs : espace d’expression libre, interaction directe avec le public, processus d’influence.
Communautés : recherche d'opinions et de figures alternatives auxquelles s’identifier

Au cours des dernières années, nous avons observé une participation accrue à la recherche scientifique d’acteurs provenant de l’extérieur de l’université. Pensons aux communautés ouvertes d’innovation ou de pratiques (COI/P), composées de personnes de tous horizons, partageant des centres d’intérêt similaires, des compétences complémentaires, et animées d’un désir d’innover, à l’instar des communautés open source. Certaines de ces communautés existent principalement en ligne et sont hébergées sur des plateformes sociales et collaboratives (PS/C), alors que d’autres ont une existence physique au sein de laboratoires d'innovation ouverts (LIO) tels que les fablabs et les makerspaces. Ces communautés peuvent même lancer et mener des projets scientifiques et d'ingénierie.

Deux communautés : Sensorica et Breathing Games

Voici deux exemples de ces communautés, basées à Montréal, qui ont lancé des projets d'ingénierie et de science ouverte, et qui ont collaboré avec divers laboratoires universitaires.

Sensorica est une communauté qui conçoit et déploie des capteurs intelligents ouverts et des systèmes automatisés, axés sur l’Internet des objets. Ces capteurs permettent d'optimiser les interactions entre les humains et l’environnement physique. Sensorica fonctionne sur des plateformes sociales et collaboratives, et au sein d’un laboratoire d'innovation ouverte. C’est aussi un incubateur d’entreprises ouvertes de haute technologie, s’appuyant sur des modèles d’innovation ouverte pour proposer de nouveaux produits et services. Aussi, des relations de collaboration formelles avec des laboratoires universitaires sont régulièrement mises en place. Sans surprise, la gouvernance de l’organisation est de nature collaborative.              

Breathing Games, pour sa part, est une communauté qui vise à rendre les connaissances et les technologies en santé respiratoire ludiques, accessibles et librement adaptables. Elle mutualise les ressources pour développer des jeux, des contrôleurs de jeux basés sur le souffle, et une méthodologie de cocréation libre. La communauté se matérialise lors d'événements organisés chez les institutions partenaires, qui deviennent le temps de l'événement un laboratoire d'innovation ouverte. Entre ces occasions, la communauté agit sur des plateformes sociales et collaboratives et au sein d’un laboratoire.
Breathing Games est un « commun » dont l’objectif est d’encourager les contributeurs et le grand public à s’approprier la technoscience relative à la santé respiratoire.

Projets lancés par ces deux communautés

Mosquito est un projet lancé par Sensorica, en collaboration avec plusieurs laboratoires universitaires. Son objectif était de créer un capteur de déplacement et de force à base de fibre optique, pour étudier la contraction musculaire au niveau cellulaire. Le projet, lancé en 2014, a mobilisé plus de 15 contributeurs, demandé près de 1000 heures de travail. Les partenaires académiques ont récolté plus de 70 000 $ de fonds redistribués en espèces, et la communauté Sensorica a pour sa part obtenu 27 500 $ en divers prix d'innovation et d'entrepreneuriat et plus de 40 000 $ en subventions. Ce partenariat entre le réseau et l’université a aussi conduit à la réalisation d’une publication scientifique commune.

Un projet de jeux pour les enfants asthmatiques a été mis en place par Breathing Games en octobre 2015. Valentin Gomez, Fabio Balli et Alena Valderrama, une spécialiste en santé publique du centre hospitalier universitaire (CHU) Sainte-Justine,  ont conçu un jeu pour aider les jeunes à mieux comprendre les déclencheurs de l’asthme, à éviter et à gérer une crise, et à auto-ajuster le traitement. Une autre initiative porteuse a été la réalisation de game jams, des séances durant lesquelles quelque 60 volontaires (designers, artistes, développeurs, patients, cliniciens, personnes intéressées) ont prototypé huit mini-jeux. Deux designers ont été mandatés pour développer deux de ces jeux sur la base du travail collectif, et un capteur pour le souffle a été conçu [vidéo]. Le processus de cocréation a été documenté, et le code source des jeux ainsi que le design du capteur ont été publiés sous licence libre. Deux études sont en cours aux CHU Sainte-Justine et de Québec. L’une vise à évaluer l'expérience utilisateur et les connaissances en asthme de 14 enfants asthmatiques et de leurs parents, avant et après que les enfants ont joué à quatre jeux sur l’autogestion de l’asthme; l’autre vise à évaluer l'expérience utilisateur de 100 enfants qui mesureront leur débit de pointe à l’aide du capteur et de trois jeux dédiés, et à comparer les données à un test de spirométrie standard (lot 2).

Pour ces deux projets, parmi les motivations des chercheurs partenaires, on peut compter le développement et l’application de connaissances scientifiques innovantes, la collaboration avec des professionnels multidisciplinaires, une exploration des méthodologies et des outils collaboratifs, et la contribution à la fabrication d’une technologie. Les communautés, pour leur part, ont bénéficié d’une proximité avec des scientifiques spécialisés, d’un accès à des laboratoires de pointe, d’une légitimité institutionnelle, de possibles financements de recherche et d’une capacité accrue d’innovation.
Bien structurées, les communautés peuvent également jouer le rôle de fournisseurs de services pour les universités, tels que le développement en sous-traitance de matériel de recherche ouvert ou l’animation d'événements de mobilisation du grand public.

Des communautés comme fournisseurs de services

Caractérisation PV [vidéo] est un projet lancé par Joshua Pearce, professeur à l’Université Queen’s et à la Michigan Tech University, en partenariat avec Sensorica. L’objectif était de concevoir et de prototyper un dispositif de caractérisation de cellules photovoltaïques. Un prototype a été livré après 10 mois de développement. Onze contributeurs de la communauté y ont participé, avec 650 heures de travail enregistrées.

Pour le laboratoire universitaire partenaire, le projet a disposé d’un instrument développé en mode ouvert, peu coûteux à produire et améliorable librement. Pour la communauté, un financement de 14 000 $, obtenu de l'université, a été distribué aux contributeurs.

Du côté du laboratoire universitaire, la motivation était de créer un instrument avec une communauté externe, d’accélérer le développement, de réduire les coûts, d’assurer le développement continu du produit et sa libre diffusion dans les universités du monde entier. Du côté de la communauté, les résultats sont un transfert de compétences, la participation à un outil qui peut être librement reproduit et enrichi par d’autres, le tout en étant rémunéré, en augmentant la légitimité scientifique et la visibilité de la communauté.

En bref, on peut tirer deux leçons de ces projets  :

  • Les communautés ouvertes d’innovation et de pratiques peuvent mettre en œuvre et soutenir des projets d’innovations techniques, sociales et commerciales.
  • Les universités et le secteur privé peuvent faire appel aux communautés ouvertes d’innovation et de pratiques en tant que prestataires de services.

Quelques obstacles matériels

Relevons quelques obstacles identifiés lors des projets dirigés par la communauté et décrits précédemment.

  • Accès : Les activités pour Mosquito ont été organisées au laboratoire d’innovation ouverte (LIO) de Sensorica et aux laboratoires des partenaires universitaires. L'accès des personnes affiliées à Sensorica, aux laboratoires universitaires et à leurs réseaux informatiques a constitué un obstacle en raison des règles, de la bureaucratie, des enjeux d’assurance. L’accès des étudiants au LIO de Sensorica a été simple, en raison de la nature ouverte et partagée de ses laboratoires.
  • Transfert : Le transfert d'équipement d'un laboratoire universitaire au LIO de Sensorica a été compliqué. L'inverse a été plus facile, en raison de la nature partagée des équipements appartenant aux LIO et des méthodes utilisées pour la gestion du matériel. Les activités du projet Caractérisation PV ont été réalisées uniquement au LIO de Sensorica. Le transfert de données et d'informations d'un laboratoire à un autre n'a pas été pas optimal (utilisation de services offerts par des tiers, tels que Google Drive et Dropbox, et parfois via FTP).
  • Collaboration : Une collaboration efficace à distance et en temps réel n'a pu être réalisée, faute d'outils de téléprésence et d'équipements scientifiques connectés.

Le projet Breathing Games n’a pas eu d’enjeux d'accès ou de transfert, car toute la documentation et le matériel produits étaient gérés par la communauté. Les contributions des chercheurs des institutions partenaires étaient considérées comme toute autre contribution.             

Ainsi, au fur et à mesure que les communautés ouvertes lancent et dirigent des activités scientifiques et d’ingénierie, la science devient réellement participative. Le lancement d’un projet n’est plus le privilège des seuls établissements universitaires, laboratoires de recherche publics ou privés. Les communautés deviennent de ce fait des partenaires sérieux. Ainsi, nous pouvons aller au-delà des partenariats public-privé, et parler d’interfaces communautés-universités et de partenariats public-privé-communautés.  Sensorica et Breathing Games fournissent de bons exemples d’interfaces possibles entre communautés et universités.

À partir des tendances scientifiques et des exemples de recherche participative présentés ci-dessus, nous pouvons extrapoler certains schémas d’activité scientifique ouverte importants.

Schémas d'activité en science ouverte

Nom Description Objectif Problème Solution
Participation La communauté conduit des recherches, contribue et entreprend. Aller au-delà des capacités des universités, autonomiser les personnes en leur permettant de s'approprier des outils et des connaissances. Demande accrue en recherche et développement complexes et transdisciplinaires, capacité insuffisante des universités. Construire des espaces de collaboration où la communauté et les universités peuvent se développer en tant que partenaires équipotentiels.
Transparence Accès ouvert aux données, aux informations et aux connaissances. Libre circulation des données, informations et connaissances. Accès difficile pour les personnes non affiliées à des institutions académiques. Déposer les données, les informations et les connaissances dans des bases de données ouvertes.
Ouverture Réduire la barrière à la participation aux activités de recherche. Aucune bonne idée délaissée. Certaines personnes débrouillardes ne peuvent pas contribuer à la science. Construire des structures organisationnelles permissives.

Au fur et à mesure que la science devient plus ouverte aux communautés et plus participative, la relation que les personnes engagées en recherche scientifique entretiennent avec les ressources matérielles se transforme également.  À partir de la liste des schémas d'activité ci-dessus, nous pouvons dégager des modèles de conception pour les laboratoires et les équipements scientifiques, des modèles qui conviendraient mieux aux activités de type science ouverte.

Nom Objectif Problème Solution
Possibilité de partage Faire plus avec moins en mutualisant les ressources matérielles. L'accès d’usage aux laboratoires et à l'équipement n'est pas facilement fédéré. Suivre les modèles de l'économie de partage. Faciliter la localisation, la planification, la mobilité, et surveiller l’usage du matériel à l’aide de capteurs pour détecter les abus ou les dommages; utiliser un accès à usage contrôlé basé sur l'identification, éventuellement augmenté par une couche de comptabilité, de transaction et contractuelle.
Socialisation du travail Faire en sorte que les données, les informations et les connaissances deviennent des objets d’interaction synchrone et asynchrone, qu’ils puissent être transférés en temps réel au sein de communautés de pratique. Les données, les informations et les connaissances sont cloisonnées.

Suivre les modèles de conception d'appareils mobiles pour le Web 2.0 et les médias sociaux.
Augmenter les capacités des laboratoires avec la téléprésence. Créer des équipements connectés pouvant facilement télécharger des données vers des bases de données partagées et des applications de type médias sociaux.

Abordabilité et accessibilité Réduire les obstacles financiers aux activités scientifiques. La mise en place d'un laboratoire scientifique et l'achat d'équipements scientifiques sont coûteux. Utiliser des méthodologies de conception open source, associées à des méthodes de fabrication numériques, pour créer des équipements peu coûteux, faciles à produire et à assembler localement.
Réutilisation et remix Rendre les laboratoires et équipements académiques reconfigurables et réutilisables. Les laboratoires ne sont pas conçus pour être flexibles et les équipements propriétaires sont fermés, à utilisation restreinte, pas facilement interopérables, et ils sont programmés pour l'obsolescence.

Utiliser les modèles de conception open source, LEGO et do-it-yourself.
Concevoir des laboratoires et des équipements modulaires, en utilisant des normes partagées, plug and play, faciles à mettre à niveau, à modifier et à assembler.

 

Validation et reproduction Standardiser et rendre  reproductibles les conditions environnementales des expériences. Les données expérimentales sont souvent difficiles à reproduire par d’autres parties ou à comparer directement, en raison des variations des conditions expérimentales ou des caractéristiques de l’équipement. Certains de ces problèmes sont créés par la dynamique concurrentielle du marché entre les entreprises fournissant des équipements scientifiques.

Concevoir des laboratoires et des équipements basés sur des normes solides et largement adoptées. Concevoir des équipements connectés et interopérables pouvant effectuer un calibrage croisé.
Concevoir des équipements capables de capturer et d’enregistrer une multitude de paramètres environnementaux sous forme de métadonnées.

La science devenant plus ouverte et participative, les communautés organisées pourraient devenir un troisième pilier de la science et de l'innovation, aux côtés du monde universitaire et du secteur privé.  Des partenariats public-privé-communauté deviennent alors possibles.  Bien sûr, les ressources matérielles utilisées dans la recherche scientifique devront être aussi conçues pour répondre aux besoins des pratiques de la science ouverte. Le présent texte ne fait qu'effleurer les nouveaux schémas de conception possibles pour des laboratoires et des équipements de recherche ouverte.  Alors que nous continuons à développer cette approche, nous serions heureux de voir d'autres personnes s’en inspirer pour réfléchir à la manière de supprimer les obstacles, et ce, de manière à déployer pleinement le mouvement de la science ouverte.

 

Cet article est sous licence Creative Commons Attribution - Partage dans les Mêmes Conditions 4.0 International.

Note de la rédaction : Les textes publiés et les opinions exprimées dans Découvrir n’engagent que les auteurs, et ne représentent pas nécessairement les positions de l’Acfas.

Auteur(e)

  • Sept réponses à la question du dossier : Quelle place faut-il accorder aux chercheurs-experts dans nos prises de décisions?

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