發佈日期:2019-08-13

開放科學在歐盟的發展趨勢

作者: 李正通

政策評析 開放科學 開放資料 Open Science Open Data

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一、前言

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聯合國教科文組織(UNESCO, n.d.)指出,科學知識被視為是人類社會共同創造,也應共同享有的產物。隨著歷史演進,人類不僅逐步擴大了科學知識的範疇,也利用它增進了社會福祉、豐富了人類文明。儘管科學一詞已因為人類社會廣泛運用而賦予多重意義,但我們仍可大致將其定義為—針對我們所處的自然世界,透過觀察、制定假說、蒐集經驗證據及分析驗證等步驟,所累積且可被反覆驗證的系統性知識,其目的在於理解(understand)或解釋(explain)自然世界所存在的各種現象(University of California, Berkeley, n.d.)。然而,儘管科學原本就是人類的共同資產,且其研究過程與結論須符合可反覆檢驗的條件,顯示科學須具備開放、透明的特性,但在過去的數十年間,發表科研成果的學術期刊,已變成商業出版公司用以營利的私有資產,導致科研開放性受到嚴重限縮。基於回歸科學本質的信念,科研社群乃於近廿年前發起開放科學倡議,希望能處理影響科學研究開放特性的各種科技、社會與文化種種議題(Van Noorden, 2013),開放科學也因而成為學術界討論的焦點之一,本文即以歐盟推動開放科學及為此建置的歐洲開放科學雲(European Open Science Cloud)切入,討論其推動模式,以提供政府相關單位及科研社群參考。

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二、什麼是開放科學?

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依據Gema Bueno de la Fuente及歐盟執委會(European Commission)等的說法,開放科學(Open Science)是:針對科學研究流程/循環中的各個步驟(包括創立假說,資料的蒐集、處理、利用與儲存,研究成果出版與推廣等),利用數位科技與各種合作工具,將研究材料、資料與實驗過程開放給大眾,藉由分享與合作降低(或去除)科學研究參與的各種門檻與障礙,鼓勵公眾參與科學研究,讓科學研究不再專屬於科學家,而是有興趣的人都可以了解、參與並做出貢獻,形塑科學研究與知識散佈的新方式與過程(de la Fuente, n.d.b; European Commission, 2016b; Gilbert and Corker, 2017)。換言之,開放科學就是透過前述的各種手段,提高科學研究的透明度與課責性,讓科學研究不再是專屬於科學家群體的封閉性活動,而是與社會對話與互動下的開放性實踐(Bahlai, Bartlett, and Burgio, et al., 2019)。依據這個定義,開放科學含括了開放資料(Open Data)、研究成果近用(Open Access)、公民科學(Citizen Science)、科學社群網絡(Scientific Social Networks)、公開的教育資源(Open Education Resources)等不同目的的運動(de la Fuente, n.d.b: Figure 2)。

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三、開放科學的益處

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科學以其定義來看,即已帶有「開放」的意涵與前提。除此以外,在歷史上,科學研究、技術發展與創新對於經濟發展與社會進步有著巨大貢獻,工業革命、人類登陸月球、個人電腦乃至於網際網路,皆是顯例。如同Mormina所指出,科學與知識,應視為社會財,科學的研究與知識的生產,亦應視為社會能量的建構,如此才能促進社會的整體發展與創新(Mormina, 2017)。然而,截至目前為止,科研能量的建構與發展,均以增強科學家專業職能為重點,科學研究的社會責任,並未受到足夠的重視。

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除了科學應承載的社會責任外,以往文獻亦指出,開放科學對於科學研究的益處亦極為廣泛(OECD 2015; Royal Society, 2012; NCCR Chemical Biology, 2018; de la Fuente, n.d.a; Gilbert and Corker, 2017),包括:

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(一)可提昇科研生產效率

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將科學研究的投入與產出分享給公眾,除可節省蒐集數據與資料的時間、增加參與研究的管道與機會外,更有助於在既有基礎上,催生新的研究與加速科學新發現的出現,增進研究體系的生產力與效率。

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(二)有助於提高科研品質

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將科研成果開放,可使更多人有機會能協助檢視研究過程與成果,從而提高科研品質。

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(三)可帶來衍生的經濟效益

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開放科研成果共享,有助於後續的應用與市場化。

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(四)提供公眾參與科學研究的機會

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開放科研投入與產出與公眾共享,有助於提昇公眾的科研知識水準,並可促進公眾參與(例如透過協助蒐集數據與資料)。

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(五)促進全球科研社群交流

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透過共享科研投入與產出的開放特性,不僅可促進全球科研社群的交流,開創跨國跨領域合作的機會,使全球大型調查研究成為可能,亦可透過結合不同領域專長,共同為如氣候變遷等複雜難解的全球挑戰尋求解方。

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四、資料對科學研究與開放科學的重要性

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文獻曾指出,科學研究乃是蒐集資料作為證據,加以分析及推論後,解答疑問的過程,其大致涵蓋選擇問題、設計方法、蒐集資料、分析資料、提出結論等五步驟,且此五步驟常因研究的實際需要,在多步驟間來回往返或循環進行(張芬芬,2010: 91)。無論是深度研析個案的質性研究,或是基於數據統計的量化研究,都必須建立於正確的資料之上。因此,資料的蒐集及其後的分析與解讀,乃至從其中歸納出一般性原理,或是對於研究假設的測試,都是執行科學研究不可或缺的部份(Halcomb, 2016; Barrett and Twycross, 2018)。也因此,資料管理(Research Data Management,包括資料蒐集、資料分析,以及資料的維護與共享)除了影響資料的品質外,也會對依賴資料作為基礎的研究品質造成關鍵性的影響(Ramos, 2018)。Katsanidou, Horton, 與 Jensen (2016)一項針對1984至2013年間出版的66篇學術論文及其作者的資料管理所作的實證研究亦證實,資料管理的良窳將直接影響科學研究的品質。

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既然開放科學旨在降低參與科學研究的門檻,作為傳統科學研究基礎的資料,對於開放科學的重要性即不言可喻。也因此,資料的開放與共享,一直為開放科學倡議者視為核心的基礎設施(Barron, 2018)。根據一項有關科學研究者對於資料開放共享態度的調查(Ramos, 2018),受訪的科研者認為,資料開放共享的確有提高科研生產效率、有助於散佈科研成果的好處,然而,資料的管理目前仍不夠成熟,需要科學家與資料管理者共同努力設計出完善的管理流程,方有助於其早日實現。

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五、歐盟的開放資料政策

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自資訊科技普遍應用於各式公私服務以來,已累積大量的數位資料,有待我們積極開發利用,近年「大數據」或「巨量資料」的興起,即反應了此一趨勢。另一方面,網路設備與頻寬不斷升級,雲端相關的存取與運算服務興起,使得隨時隨地透過網路存取資料快速實現。網路、資料與數位科技各種創新應用的快速發展,使歐盟執委會揭示發展「數位單一市場」(Digital Single Market)的決心,希望消弭線上(online)與線下(offline)的差異,讓跨境數位經濟成為歐盟新的成長動能,資料的開放與共享,也成為促進跨域創新、建立數位網絡與相關服務發展環境的重要一環(European Commission, 2015)。其策略為:(一)改進數位商品與服務的取得途徑,例如去除歐盟內跨國電子商務交易的各種障礙,讓消費者更容易取得線上內容,同時也提供更多的保障。(二)建構數位網絡與相關服務發展的環境,包括建置安全且高速的資通訊基礎設施,與加強相關的配套,例如資訊安全、資料保護、交易平台的公平性與透明度等。(三)以數位作為歐洲經濟的成長動能,透過增進大眾的數位技能等措施,發揮數位經濟的潛能,使歐盟全體人民都能享受發展數位經濟所帶來的效益(Eurostat, 2017: 25)。相關提案皆獲得歐盟部長理事會(Council of the European Union)與歐洲議會(European Parliament)通過,歐盟部長理事會更決議支持歐盟執委會積極推動開放科學,及歐洲開放科學雲(European Open Science Cloud),盼能透過去除障礙、採行鼓勵誘因、推動開放科研成果近用與資料的重複運用,來加速各種研發創新與應用(Council of the European Union, 2016)。

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六、開放科學雲的推動

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資料是科學研究的重要基礎,開放資料是開放科學的支柱,歐盟決定推動開放科學,資料的開放與共享自然是關鍵也必須要走的路。然而,正如歐盟執委會指出,在歐洲,因為以下幾項因素,資料潛在利益尚未能完全開發與利用:(1) 基於缺乏誘因、以及健全透明的架構等因素,公部門資助的科研計畫所蒐集與利用的資料並未完全公開,(2) 資料格式的交互運用可能性仍亟待加強,(3) 資料相關基礎設施亟待整合,(4) 需要儘快滿足當前高速運算(High Performance Computing, HPC)基礎設施需求,以及發展未來需要的量子電腦(Quantum Computing),並建構高速運算的生態系,(5)資料的蒐集、重複運用相關的法制仍有待持續強化(European Commission, 2016a)。

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有鑑於前述的困境與挑戰,歐盟執委會乃提出設置「歐洲開放科學雲」(European Open Science Cloud, EOSC)的計畫,企圖以發展可交互運用的資料規格、創立整合歐洲學術資料庫的治理架構、開發雲端資料服務、以及擴大科研資料使用社群(從會員國到全球)等作法,達成讓歐盟科研人員有易於取用資料的路徑、資料方便跨領域運用的目標,同時也揭示了公部門資助的科研計畫所蒐集之資料除特殊狀況外均應開放取用的原則,以及加強宣導與輔導措施(例如資料管理訓練課程)(European Commission, 2016a)。歐盟執委會的戰略目標是,透過率先建置具備全球規模的歐洲開放科學雲,成為世界上科研資料管理與相關服務的領導者,同時,在此基礎上發展資料科學與數位經濟,和透過跨域資料的創新運用,回應歐盟在經濟、產業、社會上遇到的各種挑戰(European Commission, 2018)。本案初期經費主要來自歐盟科研架構Horizon 2020,除執委會已預備之2.6億歐元推動基礎設施外,未來EOSC每年亦可望取得超過120億歐元經費以支持後續維運(Pringle, 2018)。

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配合歐盟部長理事會(Council of the European Union, 2016)以及歐洲議會(European Parliament, 2017)要求,歐盟執委會進一步提出了歐洲開放科學雲的推動路徑圖(內容涵蓋各項行動與時程、預算與資源等項)、相關治理架構、及資訊安全和個資保護的方案,進行利害關係人諮商,除向歐盟執委會所組成的高階專家工作小組徵詢意見外,更為此召開兩次高峰會議,諮詢會員國相關機構與專家,針對路徑圖進行修正與補強(European Commission, 2018)。

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有鑑於歐盟內各大研究機構,多年來藉著執行科研計畫累積了大量的科研資料。在考量時效、可行性與各種潛在的挑戰後,歐盟執委會捨棄了將所有資料完全集中在一處的「中央資料雲」模式,而以聯合各大科研機構資料庫,搭配在會員國、區域以及機構等各層級設立取得相關服務的一般入口,來建立歐洲開放科學雲,其要點如下:

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(一)採用結合現有的歐洲各大科研機構資料庫,搭配共同治理架構與數位基礎設施的模式,前者如圖1中之歐洲太空總署(European Space Agency, ESA)、歐洲同步輻射設施(European Synchrotron Radiation Facility, ESRF)、歐洲分子生物學實驗室(European Molecular Biology Laboratory, EMBL)等歐洲跨政府研究機構(European Intergovernmental Research Organizations, EIROs),後者則指圖1中之數位基礎設施(e-Infrastructures),如連接歐洲各國教育與研究機構的泛歐科研數據網絡(GÉANT)、歐洲網格基礎設施(European Grid Infrastructure, EGI)等;

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(二)在各大資料庫設立「歐洲開放科學雲」的通用入口(EOSC Portal),提供進入EOSC取得其服務與資料的多重管道(圖1EOSC Portal及Service Catalogue);

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(三)針對EOSC上共享的資料,以「可搜尋、可取得、可交互運用、可重複使用」(Findable, Accessible, Interoperable, Reusable, FAIR)原則,來開發共同規格、工具與認證機制,使科研資料與其提供者除了符合歐盟各項網路相關法規,例如歐盟「一般資料保護規則」(General Data Protection Regulation, GDPR) ,亦能達到FAIR的要求;

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(四)提供取得核心服務的無歧視管道;

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(五)針對跨國近用、聯合採購、整合服務及新服務開發等項目,設立相關機制;

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(六)確保核心設施與服務能長期維運(DG Research and Innovation of European Commission, 2018)。

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圖1 歐盟透過聯合各大科研機構既有資料庫,建立歐洲開放科學雲

資料來源:取自DG Research and Innovation of European Commission (2018a),p.33.
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歐洲開放科學雲的構成要素與推動方式,本文以架構、資料、服務、取用與介面、規則、治理等六面向加以說明(DG Research and Innovation of European Commission, 2018; European Commission, 2018)。

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(一)基本架構

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以現有的歐洲各大科研機構資料庫為根基,建立泛歐資料基礎設施聯盟,由EOSC分享資源(含建立符合FAIR原則的資料工具、規格標準與相關服務等)及參與規範作為核心,加上既有及規劃中的資料基礎設施(如各歐盟科研機構的資料庫),以及在會員國、區域以及機構等各層級設立取得資料與相關服務的入口所組成。

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(二)資料與相關資源

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透過科研獎助者授權或要求,提供資料管理的資源,包括依循前述有關資料的FAIR原則,配合現行的歐盟Horizon 2020科研計畫,分領域、分階段,逐步訂立資料相關規格與標準,研發相關工具,發展研究資料管理文化,提供操作技能教育訓練等,目的除建立可廣泛利用的資料與相關資源外,亦在建立操作的指引與步驟方法。

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(三)服務項目

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包括身分認證,完善保護的個人化工作環境(例如登入與各項服務設定等),相關資訊及指引(例如基礎設施服務列表、如何建立符合FAIR規格的資料指引等),針對其他科研者提供之資料進行搜尋、取得、儲存、再利用或分析,建立符合FAIR規範資料的加值服務,以及資料的儲存與長期保管等。

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(四)取用與介面

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所有入口點均需提供網路為基礎的入口管道(EOSC Portal)使用者介面(前台),在所訂立的共同要求標準上,可依照各領域需求進行功能設計;各資料庫均需建立共同平台(後台),提供取得EOSC所有分享資源的管道。

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(五)參與規則

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針對參與者的權利、義務與課責進行普遍性定義,包括相關工具與規格標準的同意、交易規範原則、著作權、資料安全的法規架構等。同時,也包括基於領域或機構特性、使用者需求、基礎設施準備度、所提供服務等差異,或是因為需求改變或法規難以執行,而訂定的特別規則。

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(六)治理原則

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諮詢對象一致認為,EOSC治理架構需支持其設定的功能。因此,需涵蓋發展策略(例如長期目標與優先順序設定)、預算執行、督導與報告等面向。此分兩階段進行,2020年前為第一階段,由會員國與歐盟機構共同指導與監督,重點在進行EOSC的利害關係人諮詢與創建。在此時期,由利害關係人為主,扮演提案、顧問與實行的角色,會員國與歐盟機構除提供資金外,以低度介入為原則,僅負責設定方向,並決定是否採行利害關係人的提案。2020年進行完整評估後,則改為由利害關係人主導,針對EOSC的初始營運與後續發展進行監督,會員國與歐盟機構則扮演更高層次的指導者。

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儘管歐盟各相關單位在事前已經過多方討論,針對計畫各環節制定行動方案,然而,如此龐大複雜的計畫,仍然存在著許多挑戰必須逐一設法解決。歐盟執委會為EOSC案設立的第二組高階專家顧問群(2nd High Level Expert Group on the European Open Science Cloud)曾指出,EOSC短期內須克服的問題包括跨境與跨領域研究合作、資源整合與近用管道,長期的挑戰則包括:私部門如何參與EOSC、開放科學的人才資源開發、未來EOSC的發展及採購模式、新興科技與需求,以及FAIR原則相關的服務標準等(DG Research and Innovation of European Commission, 2018b; Fingerle, 2018)。

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七、對我國的啟示

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根據國家科學技術發展計畫(106年至109年),發展數據與資料經濟已是既定政策方向,計畫內提及政府須建立數據流通平台,整合並共享數據,鼓勵產業發展跨域資料的多元跨界創新應用,另亦提到應健全研究基礎設施與資源共享,顯示建立數據資料共享的研究資源有其政策依據。目前政府亦已設立資料開放平台,提供多樣數據資料集,財團法人國研院高速網路與計算中心亦於2018年4月開始提供資料集平台服務,提供雲端運算及大數據分析服務。然而,針對政府所補助或委託科研單位研究所累積的調研資料,因我國「科技基本法」第六條及「政府科學技術研究發展成果歸屬及運用辦法」第三條規定,公部門委託或補助之科技研究計畫,原則上歸屬該計畫執行單位所有(資助機關認定歸屬國家所有者除外),因此,除個別研究計畫有加以要求的特殊情況外,大多仍為計畫主持人或受補助單位保有,並未提供公眾使用。另外,亦未針對資料進行整合利用所需的配套措施進行研究,使資料跨域應用的廣度深度及成效受到一定程度的限制。歐盟推動開放科學的理念、策略與措施,包括要求公部門補助科研計畫執行單位應繳交其因執行計畫所蒐集之資料、強化數位基礎設施、以及設立科研基礎設施政策決策與協調機關等,可作為未來我國推動相關措施的藍本。然而,考量我國現況,相關單位或可從科研計畫資料的所有權與使用權歸屬,資料整合所需要的基礎設施(包括硬體設備、數位資料入口、資料串接、資料格式、應用程式等),以及歐盟推動EOSC所遭遇到的各種挑戰等議題著手,進行開放公眾使用的相關研究,釐清其中的困難與障礙,以作為未來溝通甚至推動相關政策的基礎。

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註1:歐盟於2016年採行「一般資料保護規則」(General Data Protection Regulation, GDPR),針對歐盟公民個人資料的處理進行規範,所有(包括歐盟境內或境外)負責管理、處理歐盟公民資料的個人、公司或組織,皆須遵守其規定。所謂「個人資料」,係指任何可資識別特定自然人的相關資訊,例如姓名、住所地址等一般個資,人種、血統、性傾向、健康與就診紀錄等生物/醫療資訊,以及政治意見、宗教、哲學信仰等社會文化資訊。其規範重點包括:個資當事人有拒絕權、更正權、刪除(被遺忘)權、可攜權等權利,取得個資前須有當事人明確同意,限制個資跨鏡傳輸等,詳見 https://ec.europa.eu/commission/priorities/justice-and-fundamental-rights/data-protection/2018-reform-eu-data-protection-rules_en

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