市民科学（しみんかがく、ほかにcrowd-sourced science, civic science, volunteer monitoring, networked science など）、もしくはシチズン・サイエンス、クラウド・サイエンスとは、全面的もしくは部分的にアマチュア科学者によって行われる科学研究を指す。「科学研究への公衆の関与」、「参加型モニタリング (participatory monitoring)」、「参加型アクション・リサーチ (participatory action research)」と説明されることがある。 右|サムネイル|米国グレイシャー国立公園の市民科学プログラムの一環として、ローガン峠近辺の崖を上っているシロイワヤギをフィールドスコープで観察中
定義 「citizen science（市民科学）」という言葉は複数の起源を持ち、概念としても幅がある。この語を定義する最初の試みは、1990年代の半ばに米国のリック・ボニーと英国のアラン・アーウィンによって独立に行われた。社会学者であったアーウィンは市民科学を「科学における市民の役割に関する発展途上の概念で、特に科学研究や科学政策のプロセスを市民に開放する必要性を言ったもの原文 "Developing concepts of scientific citizenship which foregrounds the necessity of opening up science and science policy processes to the public."」と定義した。アーウィンは市民と科学の関係が持つ二つの側面を明確化しようとした。科学は市民の関心や需要に応えるべきだということと、市民自身が信頼性のある科学知識の生産に参加しうるということである。鳥類学者ボニーはアーウィンの研究を知らずに、バードウォッチング愛好家のような非科学者がボランティアとして科学的なデータ収集に貢献するプロジェクトとして市民科学を定義した。ボニーの定義はアーウィンの概念より狭く、市民の役割を科学研究に限定するものであった。
「citizen science」および「citizen scientists（市民科学者）」の語句は2014年6月にオックスフォード英語辞典に収録された。「citizen science」は「一般市民によって行われる科学的活動。しばしば職業科学者や研究機関との協調により、もしくはその指導の下で行われる」と定義された。「citizen scientist」の定義は「(a) 科学コミュニティのみならず一般社会の利益に貢献するという責任感を持って研究を行う科学者（現在ではまれ）、(b) 公衆の一員で科学研究に携わるもの。しばしば職業科学者や研究機関との協調により、もしくはその指導の下で活動する。アマチュア科学者」であった。(a) の用例は『ニュー・サイエンティスト』誌の1979年10月号に掲載されたUFO研究の記事などに見ることができる。
ウイルソン・センターから発行された政策リポート「市民科学と政策: ヨーロッパの視点」Citizen Science and Policy: A European Perspectiveにおいて、Muki Haklayは「citizen science」という用語のもう一つの初出として『MITテクノロジーレビュー』誌（1989年1月号）のR・カーソンを挙げた。
市民科学の推進を目標とするプロジェクトSocientize.euは、2013年に欧州委員会のデジタル科学ユニットに対して「市民科学に関する緑書」Green Paper on Citizen Scienceを提出した。緑書では市民科学が以下のように定義された。
市民科学の担い手は個人であることも、集団やボランティアのネットワークであることもある。市民科学者が職業科学者と協力して共通の目的を追求することも多い。科学者は大規模なボランティアのネットワークと協同することで、ほかの方法では費用や時間がかかり過ぎるような課題をも達成することができる。
多くの市民科学プロジェクトは教育やアウトリーチを目標としている。そのようなプロジェクトは正式な学校教育の中で実施されることもあれば、博物館のようなインフォーマルな教育環境で実施されることもある。
市民科学は1970年代から40年かけて発展を遂げた。近年の市民科学プロジェクトは、科学的に正しい実践を行うことと、測定可能な目標を掲げて一般への啓蒙を行うことに力点を置くようになっている。現代の市民科学が過去の取り組みともっとも異なるのは、一般の参加が容易となり、その結果大規模化が進んだ点である。このような技術の進歩は、近年市民科学が急速な進展を遂げた要因の一つでもある。
2015年3月、アメリカ合衆国科学技術政策局は「市民科学とクラウドソーシングによる生徒等の能力開発」と題する概況報告書を発行した。そこではこのように述べられていた。
概況報告書で挙げられた施策の一つは、ホワイトハウスガーデンに雨量計を設置して、降水量測定を目的とする市民科学プロジェクトへの貢献を行うというものであった。 右|サムネイル|カスケード・バタフライ・シチズン・サイエンス・チームの構成員。 2016年5月、市民科学協会はユビキティ・プレスと共同でオープンアクセスジャーナル『シチズン・サイエンス: セオリー・アンド・プラクティス』を創刊した。創刊号には研究論文5編、評論2篇、事例研究1篇が掲載された。論説「市民科学の理論と実践: 新雑誌の創刊にあたって」では次のような主張がなされた。
その他の定義 市民科学の定義はほかにも提案されている。例として、コーネル大学のコミュニケーション学・科学技術社会論学部に所属するブルース・ルウェンスタインは定義として考えられるものを三種類挙げた。 科学者ではない一般人が、科学的プロトコルに則ったデータ収集の過程や、データの利用や解析の過程に参加すること。 科学技術の要素を含む政策問題に関して、科学者ではない一般人が実際の政策決定に参与すること。 科学の研究者が民主的な政策過程に参与すること。 さらに別の定義を用いる学者としては、、、、が挙げられるNeal Lane, "Remarks" at Panel Discussion on Future of Federal Funding for Science and Engineering, Rutgers University, April 8, 1996. Steve Schneider remarks at AAAS meeting, February 1997; see here .。また「シビック・サイエンス（サイエンティスト）」という用語も提案されている。
日本では、「市民科学」を社会課題の解決に重きを置く活動に、「シチズンサイエンス」をそれに加えて学問体系における科学的規範に則った知識生産を含む、より広い活動に対応させて区別する整理がある。この整理では、一定の目的と方法のもとに種々の事象を研究し、その成果として体系的知識を増やす活動がシチズンサイエンスに含まれる。また、シチズンサイエンスは職業科学者との協調や指導の下で行われることが多く、歴史的には鳥類学や天文学に起源を持ちながら、現在では気象観測、多様な生物の観察のほか、哲学、言語学、民俗学、考古学、地理学など多岐にわたる分野で展開しているとされる。
近年では、デジタルツールを活用したオンライン・シチズンサイエンスが、日本でも生態学系に限らず多様な分野で展開され、成果を出していると指摘されている。同論文では、シチズンサイエンスを、科学的成果を目指す活動だけでなく、地域課題の解決を目指す活動や、研究者が主体となる活動、市民が主体となる活動を含む多様な実践として位置づけている。日本学術会議も、第5期科学技術基本計画において、市民が基礎データを提供し、観察者として研究プロジェクトに参画するような市民参画型のサイエンスが拡大する兆しにあると整理している。
一方で、日本学術会議は、日本における推進上の課題として、活動を広げるシステムの不足、研究倫理を保持する基盤整備の不足、職業科学者と市民を橋渡しする双方向的な社会連携の不足、研究資金制度の不足を挙げている。そのため、シチズンサイエンスは単に一般市民が研究に参加する活動として一括りにするよりも、市民の関与のレベルや、参加する市民と科学者の関係性の違いに着目して整理する見方が重視される。近年の整理でも、市民の関与のレベルと、市民と科学者の関係性という複数の軸から各種のシチズンサイエンスを位置づける試みが紹介されている。以下のような関与水準の整理は、その多様性を説明するための代表的な枠組みである。
さらに、ユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドンのMuki Haklayは市民科学における市民の関与の程度を以下のように分類したHaklay, Muki (2012) in Citizen Science and Volunteered Geographic Information: Overview and Typology of Participation. Crowdsourcing Geographic Knowledge. 2013, pp. 105–122.。 クラウドソーシング crowdsourcing（レベル1）市民がセンサの役割を果たす。 分散インテリジェンス distributed intelligence（レベル2）市民が基礎的なデータの解釈も行う。 参加型科学 participatory science（レベル3）問題の定義づけやデータの収集にも市民が関与する。 徹底した市民科学 extreme citizen science（レベル4）市民と科学者が共同で問題の定義づけやデータの収集と解析を行う。
一般向けのオンラインメディアMashableは、2014年に公開した記事で市民科学者を「職業科学者との協力のもと、科学研究のために自ら時間とリソースを提供する人」と説明した。
関連分野 スマートシティ時代においては、市民科学もWebGISなどのウェブベースのツールを基盤とするものが一般的となり、シチズン・サイバーサイエンスという呼び方も生まれた。SETI@homeのように、インターネットによる分散コンピューティングを利用するプロジェクトもある。それらは一般に受動的な参加形態を取っており、ボランティアのコンピュータが自動で計算タスクを行うのみであって、プログラムの初期設定を除けばほとんどボランティア個人が関与することはない。そのようなプロジェクトが市民科学の範疇に入るかどうかは議論がある。
自動撮影された銀河の写真をボランティアが視認で分類するアマチュア天文学のプロジェクト, 原書、ギャラクシー・ズーの共同創設者である天体物理学者ケヴィン・シャヴィンスキは以下のように述べた。
さらにシャヴィンスキはSETI@homeを引き合いに出してこう述べた。
市民科学運動の中からは、政策形成過程に市民を参加させる動き (citizen policy) も生まれてきた。べサニー・ブルックシャイア（筆名SciCurious）は以下のように書いた。「もし市民が、科学がもたらす利益や潜在的な危険とうまく付き合っていこうとするなら（大多数はそうだろうが）、科学技術の変遷や進歩について知識を持つだけではなく、自分たちの生活を左右する科学政策に対して影響力を確保することがとてつもなく重要である」
制約 合衆国国立公園局が2008年に発刊した研究レポートにおいて、B・A・テレンとR・K・シエットは、ボランティアによって作成されたデータの有効性について、先行文献で以下のような懸念が報告されていたと述べた。 ボランティアが行うべきではなさそうなプロジェクトとして、複雑な研究手法を用いるものや、困難だったり反復的な作業を要するものなどがある。 ボランティアが研究やモニタリングのプロトコルについて適切な訓練を受けていなければ、データにバイアスが混入する恐れがある。 参加者はデータをねつ造する可能性がある。参加者へのインセンティブとして褒賞が出されるならその危険はいっそう増大する。 特にデータの正確性についての問題は未解決なままである。市民科学プロジェクトのを創設したジョン・ロージーは、適切に管理を行う限り、データの質の問題は費用対効果の高さによって埋め合わされると主張した。
法規 2015年3月、ワイオミング州は新法（州上院法案12および80）を成立させ、合衆国政府の科学プログラムの一環として調査を行っている場合であっても不法侵入に関する法が適用されることを明確にした。法制化のきっかけは、民間環境団体が水質調査のために私有地に無断侵入したという訴訟問題であった。法律に関するニュースサイト『コートハウス・ニュース・サービス』はこの件を「ワイオミング、市民科学を非合法化」という見出しで伝えた。
倫理 市民科学の倫理問題を取り扱った研究は多数発表されており、題材としては知的財産権やプロジェクトデザインなどがある（例）。コーネル大学鳥類学研究所を拠点とする市民科学協会（CSACitizen Science Association）や、ベルリンのフンボルト博物館を拠点とする欧州市民科学協会（ECSAEuropean Citizen Science Association）は、それぞれ市民科学の倫理学と理念についてのワーキンググループを設置している。
2015年9月、ECSAは『市民科学の原則10条』を発表した。策定を行ったのはロンドン自然史博物館が主導するECSAの「ベスト・プラクティスの共有とキャパシティ・ビルディング」ワーキンググループで、ECSAの会員からも広く意見が募られた。10条は以下の通りである。
インターネットを利用したクラウドソーシングについて、M・グレイバーとA・グレイバーは『ジャーナル・オブ・メディカル・エシックス』誌上で医療倫理の面から疑問を投げかけている。グレイバーらは特に、ゲーム要素の効果と、タンパク質の折り畳みをパズルゲーム化したクラウドソーシングプロジェクトであるFolditとを詳細に検討し、結論としてこう述べた。「ゲーム要素には潜在的な負の効果がある。自由意思によらずにユーザーをプロジェクトに引き込むというものである」
経済価値 ボニーらは「市民科学は科学の公衆理解を促進するか？」と題した2016年の研究論文で、市民科学の経済価値に対する統計的な分析を2編の論文から引用した。そのうちの一篇、ザウエルマンとフランゾーニによる2015年の論文「クラウドサイエンスにおけるユーザーの寄与パターンとその含意」では、市民科学のウェブ・ポータルであるズーニバース (Zooniverse) 上で進行しているプロジェクトのうち7件7件の内訳: Solar Stormwatch、Galaxy Zoo Supernovae、Galaxy Zoo Hubble、Moon Zoo、Old Weather、The Milky Way Project、Planet Hunters。について金銭的価値が見積もられた。2010年中の180日間に100,386人のユーザーが参加し、129,540時間の無償労働を行ったことが明らかになった。研究者の基本給である時給12ドルで見積もると、一般参加者の貢献は総計1,554,474ドル、プロジェクト1件当たり222,068ドルに換算される。ただし、個々のプロジェクトへの貢献額は22,717ドルから654,130ドルまでの幅があった。
ボニーらが引用したもう一篇の論文「世界的な変化と地域的な解答: 生物多様性研究の中で市民科学の潜在的な可能性を引き出す」はシーオボールドらが2015年に出したもので、そこでは生物多様性に関するユニークなプロジェクト388件が調査された。ボランティア参加者数の総計は年間で136万人から228万人の間、それぞれが費やした時間を平均すると年間で21～24時間にのぼり、ボランティアの労働による貢献には年間6億6700万ドルから25億ドルの価値があると見積もられた。ただし、この調査が対象としたのは英語で報告され、オンラインの主要な市民科学コミュニティで活動が行われているものに限定されているため、全世界ではこれらの統計はさらに膨らむと考えられる。
歴史 「市民科学」というのはごく近年に登場した言葉だが、それに相当する実践は古くから見られる。20世紀以前には、科学とはアイザック・ニュートン、ベンジャミン・フランクリン、チャールズ・ダーウィン、アレキサンダー・グラハム・ベル、トーマス・アルバ・エジソンなどの「紳士科学者 (gentleman scientist)」、すなわち自己資金で研究を行うアマチュア研究者による個人的な探究活動だった。20世紀中ごろになると、大学や政府の研究機関に雇われた研究者が科学の世界の大勢を占めるようになった。1970年代にはこの流れに疑問が提示された。哲学者ポール・ファイヤアーベントは「科学の民主化」を進めるよう訴えた。 生化学者エルヴィン・シャルガフは、デカルト、ニュートン、ライプニッツ、ビュフォン、ダーウィンらの伝統を受け継ぐ自然愛好家の手に科学を取り戻し、「金儲け本位の技術官僚ではなくアマチュアリズム」が支配する科学を実現しようと主張した。
2016年の研究によれば、市民科学は主にデータの収集と分類の方法論として利用されており、最も大きい影響を受けた研究分野は生物学、環境保護、生態学である。非専門家が生物調査や外来生物の駆除などの環境保護活動を行う例は従来から見られたが、近年では職業的な研究者が市民と共同で科学研究を行うという体制が定着してきた。
観測天文学 右|サムネイル|324x324ピクセル|アマチュア天文学者は私的に観測設備を設置したり、天体観望会や愛好者の集いを主催することがある。写真は1920年代以来の歴史があるStellafaneコンベンション。
観測天文学は過去から現代にいたるまでアマチュアの寄与が大きい分野である。
アマチュア天文学者は共同して多様な天体や天象の観測を行う。時には自作の観測機器を用いることもある。一般的な観察対象には月、惑星、恒星、彗星、流星群のほか、星団や銀河、星雲などのがある。彗星や恒星の観察を通じて、地域的なの度合いの指標を得ることもある。夜空を撮影する天体写真もアマチュア天文学の一分野である。
1911年に創設されたアメリカ変光星観測者協会は、職業的な天文学者とアマチュアの共同を掲げる非営利組織で、教育や研究のために100か国以上から変光星の観測データを集めている。
理論 古代から思考実験や理論科学は知識、思考力、筆記用具のみで始められることから、大学や研究機関に所属しないアマチュア学者も大きな成果を残している。近代以降は数学や物理学が基礎教育となり、理論を記した書籍も多く刊行され、知識へのアクセスが容易となり、趣味として取り組む例が見られるようになった。
理論天文学の分野においては、ヤルコフスキー効果を見いだしたイワン・オシポビッチ・ヤルコフスキーは土木技師であったが、趣味で様々な科学の問題に取り組んでいた。
アルベルト・アインシュタインは大学卒業後にポストが得られず、スイスの特許庁で働きながら「光量子仮説」「ブラウン運動」「特殊相対性理論」に関連する重要な論文を発表している。また科学や哲学の愛好家グループ「アカデミー・オリンピア」を結成している。
生物学
バタフライ・カウント 一般人がチョウの生息域や相対豊富度の研究に参加するという取り組みは長い伝統を持っている。歴史の長いバタフライ・カウント・プログラムには、UKバタフライ・モニタリング・スキーム（1976年開始）、北アメリカチョウ類協会によるバタフライ・カウント・プログラム（1975年開始）の二つがある。一般参加者がチョウを観測するプロトコルはさまざまで、プロジェクトによって異なる方法が採用される。メリーランド大学が主導する北米バタフライ・モニタリング・ネットワークはプロトコルを次の五種類に分類している 。 限定的な調査地（トランセクトやプロットなど）を定期的に調査する方法。 やや広い地域を隅々まで調査する方法。「カウント」など。 多くの調査者により、州レベルの広大な地域に生息する種の全貌を明らかにするアトラス・プロジェクト。 調査地や対象種を限定せず、任意の偶発的な目撃情報を収集する方法。 北米で最も注目されるオオカバマダラ種（、モナーク）を対象とした調査。 渡りチョウとして知られるオオカバマダラを対象とするプログラムの例としては、全米規模のモナーク・ウォッチや、地域的なケープ・メイ・モナーク・モニタリング・プロジェクトが挙げられる。これらは秋にメキシコの越冬地へ南下する個体をカウントする。
オーストリアのプロジェクトViel-Falterは、事前に指導を受けた6歳から20歳までの生徒が監督の下でチョウの観察を行った場合に、どの程度までシステマティックなデータ収集が可能か、またそのようなデータを基にして恒久的なモニタリングシステムを構築するにはどうしたらいいかを研究した。その結果によると、一部の種や種群の同定に不確かさがあるものの、生徒が集めたデータは生息地の質をおおむね正しく予測することができたという。
鳥類学
市民科学プロジェクトは科学研究に寄与することに重点を置くようになってきているBonney, R. and LaBranche, M. (2004). Citizen Science: Involving the Public in Research. ASTC Dimensions. May/June 2004, p. 13.McCaffrey, R.E. (2005). Using Citizen Science in Urban Bird Studies. Urban Habitats. 3 (1). p. 70-86.。は、アメリカで市民が共同して行う鳥類学調査の取り組みとして最初のものだと思われる。このプログラムは1883年に端を発し、によって発起された。クックは鳥の渡りの記録を収集するために北米全土の観察家のネットワークを構築した。1900年から開催されている全米オーデュボン協会のクリスマス・バード・カウントもまた、長い伝統を持ち現在でも続いている市民科学の一例である。市民科学者が集めたデータは職業的な研究者によって分析され、鳥類の個体数や生物多様性指標を算出するために用いられる。
猛禽類の渡りについての研究はのコミュニティが集めるデータに依拠している。多くがボランティアからなるホークウォッチャーは、北米中の調査サイトにおいて、春と秋のシーズンにハイタカ、ノスリ、ハヤブサ、チュウヒ、トビ、ワシ、ミサゴ、コンドル、その他の猛禽類の渡りをカウントする。日ごとのデータはhawkcount.orgにアップロードされ、職業科学者と一般人が等しく閲覧することができる。
これらの指標は、環境管理、資源の割り当て、および政策企画に必要な情報を得る上で有用なツールとなりうる。たとえば、ヨーロッパにおける繁殖鳥類調査のデータを用いて算定される「農地鳥類指標」 Farmland Bird Indexは、欧州連合によって持続可能な発展に関する構造指標の一つとして採用されている。これは政府によるモニタリングに対する安価な代替手段となる。
同様に、バードライフ・オーストラリアのプロジェクトの中で市民科学者が収集したデータは、初めて制定された「オーストラリア陸生鳥類指標」Australian Terrestrial Bird Indicesの算定に用いられた。
新種 SNSに投稿された画像に写った生物が新種だった事例もあり、多数の市民が参加することで発見までの時間短縮が期待されている。
2021年、Twitterに投稿されたダニの写真を調査したところ、ササラダニ類の新種だったことが判明し「Ameronothrus twitter」と命名された。
各地の愛好家による昆虫採集や標本作製はそのままデータの蓄積となり、環境の変化を追跡する上で指針となる。
外来生物の調査 外来生物の調査は、通常の手法では予算の都合で期間や範囲が限られるが、市民から目撃情報を募ることでこのような制約から解放される。
京都大学助教授の宇高寛子、NHK Eテレの『サイエンスZERO』では、2018年4月よりマダラコウラナメクジの目撃情報を募集している広がる巨大ナメクジを追え 「ナメクジハンター」の調査に同行し、見たものは…（2018年12月1日閲覧）。。これは過去に日本へ侵入した外来種のキイロナメクジ、チャコウラナメクジの消長と合わせて、外来生物の分布動向や、市民科学の手法を研究する目的も兼ねているナメクジ 全国指名手配／京大助教授が「捜査網」市民情報で外来種調査『毎日新聞』夕刊2018年9月29日（6面）2018年12月1日閲覧。。
環境
海洋学 市民科学のコンセプトは海洋にも広がっており、海洋ダイナミクスの解明や漂流・漂着ごみの追跡が題材とされている。その一例であるモバイルアプリMarine Debris Trackerはアメリカ海洋大気庁とジョージア大学の共同事業である。長期的なサンプリングの取り組みの例として、などは1931年から折に触れて様々な船によって曳航されてきた。一般の船員が採集したプランクトンの遺伝子解析を行って海洋微生物の構造と機能の理解を深めようという試みは、2013年に市民科学プロジェクト、インディゴ・V・エクスペディションズによって先鞭をつけられた。
サンゴ礁研究 近年サンゴ礁研究の分野でも市民科学が発展した。たとえば、モニタリング・スルー・メニー・アイズ（多数の目によるモニタリング）プロジェクトは、水面下で撮影した数千枚に上るグレート・バリア・リーフの画像をつなぎ合わせ、リーフの健康を表す指標を抽出するためのインターフェースを作製した。
そのほか、アメリカ海洋大気庁は市民科学ボランティアに門戸を開いている。参加者はアメリカ国立海洋保護区で測定を行い、データを様々な海洋生物学プロジェクトに提供することができる。この措置により、海洋大気庁は2016年中に市民科学者から137,000時間分の研究活動に相当する貢献を受けた。
水文学 市民科学は水文学（流域科学）において、特に洪水リスクや水質、の分野に価値あるデータを提供してきた。インターネットの利用とスマートフォンの所有が普及した結果、たとえばソーシャルメディアやウェブフォームを使うことで、洪水リスクについての情報を収集し、リアルタイムで共有することができるようになった。従来からデータ収集の手法は十分に確立されているが、市民科学は地域レベルでのデータの欠落を補うために用いられており、それゆえに個々のコミュニティにとって大きな意味を持っている。特に鉄砲水のようなまれな現象の最中には、科学者が現地観測を行うことは期待できないため、公衆の目撃情報に基づく市民科学の方が有用だということが示されている。
人文・社会
美術史 市民科学は自然科学の分野で長い伝統があるが、現代では美術史のような学問分野でも市民科学のプロジェクトが行われている。たとえば、ズーニバースプロジェクトの一つであるAnnoTateは、英国生まれ、もしくは英国に移民した美術家の私文書を読み取ってテキスト化するためのツールで、テート・ブリテンに収蔵されている文書が対象である。のプロジェクトARTigoは、美術史分野におけるもう一つの例である。ARTigoはプレイヤーに絵画作品の画像を提示し、入力された語句から絵画の意味論的データを収集する。これらの語句からARTigoは自動的に絵画のエンジンを構築する。
工学