Research Publication: Crowdsourcing snake identification with online communities

Deutsche Version weiter unten

Species identification can be challenging for biologists, healthcare practitioners and members of the general public. Snakes are no exception, and the potential medical consequences of venomous snake misidentification can be significant. In the Snake ID Challenge, a collaboration of researchers from all over Switzerland and beyond collected data on identification of 100 snake species by building a week-long online citizen science challenge which attracted more than 1000 participants from around the world. The aim was to assess the capacity of online communities to correctly identify snakes from photographs. The researchers recently published their research findings in the Royal Society Journal.

According to the World Health Organization (WHO), venomous snake bites cause around 81 000 to 138 000 deaths and around three times as many permanent disabilities every year. Mostly affected are poor and rural communities in parts of the world where snake diversity is the highest – namely in Africa, Asia and Latin America. The number of known snake species is growing rapidly, projected to reach 4,000 by 2030. However, most local people and communities in these areas can only identify a handful of species, and even professional herpetologists may have expertise in only a certain geographic area or taxonomic group. In addition, access to resources for healthcare providers are often limited.

About the project – creating tools to identify snakes

A collaboration of researchers from all over Switzerland and beyond closely working together with the WHO and Médecins Sans Frontières, is working on creating tools that anyone can use to identify snakes, using a combination of humans and artificial intelligence. Their aim is to help clinicians to better treat snakebite cases, educate people, and at the same time improve snake conservation and help scientists discover new species. The online open identification challenge was thereby used to assess the capacity of online communities to correctly identify snakes from photographs. Furthermore, the researchers wanted to understand the relative importance of main factors that affect this process (geography, photo quality, snake taxonomy, variation among participants) and also assess the potential role of citizen science and crowdsourcing in supporting snakebite epidemiology and management.

Methods – using gamification approach successfully

Our Citizen Science platform hosted two snake identification online challenges that ran in March and November 2019. In each challenge, photos of widespread snake species from around the world were shown to participants for identification. Identification could be at the species level, genus level or family level. As part of the gamification approach, participants were given extra points for correctly identifying photos, and while they were given unlimited time to suggest an identification, their response time was monitored for analysis purposes. The top scores were displayed on the platform to motivate participants to identify many photos. The three highest scored participants received a herpetological book as prize in the end.

Results – high identification accuracy of skilled participants

A total of 1027 participants submitted 117 897 unique IDs over a period of 6 days. Participants came from 49 countries primarily in North America and Europe. 24% of them identified more than 80 photos each, with identification accuracy that varied considerably across individual participants, species and photographs. The most skilled participants were able to identify 81% of photos correctly at the species level, 89% at the genus level and 95% at the family level!

Conclusion – great enthusiasm and engagement of participants

The results demonstrate the potential of a large and active community of professionals and skilled amateurs to quickly and accurately identify snakes from photos, with only a minor to moderate influence of the geographical origin of the photo or its quality. Photo quality had a relatively small effect on identification, suggesting that even relatively poor photos taken with low-resolution cell phone cameras or in the rushed circumstances of a snakebite may be identifiable and provide useful information to field workers.

Overall, participants showed great enthusiasm and engagement, and the study provides evidence that innovative citizen science / crowdsourcing approaches can play a significant role in training and building capacity. Furthermore, involving skilled avocational snake enthusiasts in decision making could build the capacity of healthcare workers to identify snakes more quickly, specifically and accurately, and ultimately improve snakebite treatment data and outcomes.

Coming up very soon – North Carolina Snake ID Challenge

The North Carolina Snake ID Challenge is the first of many regionally-focused follow-ups to the here presented published Royal Society Open Science paper. It is hosted in cooperation with the North Carolina State Museum of Natural Sciences in Raleigh, North Carolina, which holds an annual Reptile & Amphibian Day event (this year virtual) that typically draws >50 000 people from around the southeastern USA. There are 38 species of snakes in North Carolina, six of which are venomous, but they are frequently mis-identified. The challenge will open with a video introduction on March 8th, and Dr. Andrew Durso will give a seminar on March 12th to present the data gathered so far, before the challenge closes on March 21st. The three participants who identify the most snakes correctly will get copies of the book the Amphibians and Reptiles of the Carolinas and Virginia.

Learn more and contribute to the challenge here!

Read the full published paper here: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.201273

Deutsche Version

Forschungs-Publikation: Crowdsourcing der Identifikation von Schlangen durch Online-Communities

Schlangen zu identifizieren kann für Biolog*innen, Mediziner*innen und die Öffentlichkeit eine Herausforderung sein und fatale medizinische Folgen bei einer falschen Identifizierung von Giftschlangen mit sich führen. Im Rahmen der Snake-ID Challenge sammelte ein Forschungsteam Daten zur Identifizierung von 100 Schlangenarten. Ziel war es, zu untersuchen, wie gut Online-Communities Schlangen anhand von Fotos identifizieren können. Während dem einwöchigen Citizen Science Online-Anlass nahmen mehr als 1000 Interessierte aus der ganzen Welt teil. Das Forschungsteam veröffentlichte seine Ergebnisse erst kürzlich im Royal Society Journal.

Gemäss der Weltgesundheitsorganisation (WHO) verursachen Giftschlangenbisse jedes Jahr zwischen 81 000 und 138 000 Todesfälle und führen zu etwa dreimal so vielen dauerhaften Beeinträchtigungen. Betroffen ist vor allem die ärmere und ländliche Bevölkerung in Teilen der Welt, in denen die Schlangenvielfalt am grössten ist – nämlich in Afrika, Asien und Lateinamerika. Die Anzahl bekannter Schlangenarten steigt rasant an und wird im Jahr 2030 voraussichtlich die 4000-Marke erreichen. Gleichzeitig kann die lokale Bevölkerung in den gefährdeten Gebieten meist nur eine Handvoll Arten identifizieren, und selbst professionelle Herpetologen verfügen häufig nur über das Fachwissen in einem bestimmten geografischen Gebiet oder einer spezifischen taxonomischen Gruppe. Darüber hinaus ist der Zugang zu Ressourcen für das Gesundheitspersonal in diesen Gebieten oft begrenzt.

Über das Projekt – Tools zur Identifizierung von Schlangen schaffen

Ein Team aus nationalen und internationalen Forscher*innen, welches eng mit der WHO und Médecins Sans Frontières zusammenarbeitet, entwickelt benutzerfreundliche Tools zur Identifikation von Schlangen. Dabei kommt eine Kombination aus menschlicher und künstlicher Intelligenz zum Einsatz. Ihr Ziel ist es, Ärzt*innen bei der Behandlung von Schlangenbissen zu unterstützen, die Bevölkerung aufzuklären und zu schulen und gleichzeitig den Artenschutz zu verbessern und Wissenschaftler*innen bei der Entdeckung neuer Schlangenarten zu helfen. Mit der Snake-ID Challenge wurde untersucht, wie gut Online-Communities Schlangen anhand von Fotos identifizieren können. Darüber hinaus wollte das Forschungsteam die relative Bedeutung der Hauptfaktoren verstehen, welche die Identifikation beeinflussen können (Geographische Lage, Fotoqualität, Schlangentaxonomie, Variation unter den Teilnehmenden) und auch die potenzielle Rolle von Citizen Science und Crowdsourcing bei der Unterstützung der Epidemiologie und des Managements von Schlangenbissen bewerten.

Methode – mit dem Gamification-Ansatz zum Erfolg

Auf unserer Citizen Science Plattform führten wir zwei Online-Challenges zur Schlangenidentifizierung durch, einmal im März 2019 und einmal im November desselben Jahres. In jeder Challenge wurden den Teilnehmenden Fotos von weit verbreiteten Schlangenarten aus der ganzen Welt gezeigt. Diese konnten auf Art-, Gattungs- oder Familienebene identifiziert werden. Als Teil des Gamification-Ansatzes erhielten die Teilnehmenden Extrapunkte für jede korrekte Identifizierung eines Fotos. Während die Teilnehmenden unbegrenzt Zeit für die Identifizierung hatten, wurde ihre Reaktionszeit zu Analysezwecken gemessen. Die höchsten Punktzahlen wurden auf der Plattform angezeigt, um die Teilnehmenden zu motivieren, möglichst viele Fotos zu identifizieren. Und die drei Teilnehmenden mit der höchsten erreichten Punktzahl erhielten ein Buch als Preis.

Ergebnisse – hohe Identifikationsgenauigkeit

Über den Zeitraum von sechs Tagen reichten insgesamt 1027 Teilnehmende 117 897 IDs ein. Die Teilnehmenden kamen aus 49 Ländern, wobei eine Mehrheit aus Nordamerika und Europa stammte. 24% von ihnen identifizierten jeweils mehr als 80 Fotos, wobei die Identifizierungsgenauigkeit zwischen den einzelnen Teilnehmende, Schlagenarten und Fotoqualitäten erheblich variierte. Die geschicktesten Teilnehmenden waren in der Lage, 81% der Fotos auf Arten-, 89% auf Gattungs- und 95% auf Familienebene korrekt zu identifizieren!

Fazit – grosser Enthusiasmus und viel Engagement der Teilnehmenden

Die Ergebnisse zeigen das Potenzial einer grossen und aktiven Community bestehend aus Expert*innen und erfahrenen Amateuren, Schlangen schnell und genau auf Fotos zu identifizieren. Dabei hatten sowohl die geographische Herkunft des Fotos als auch seine Qualität nur einen geringen bis mässigen Einfluss auf die Identifizierung. Was darauf hindeutet, dass selbst relativ schlechte Fotos, die mit Smartphone-Kameras mit geringer Auflösung oder unter den eiligen Umständen eines Schlangenbisses aufgenommen wurden, identifizierbar sein und nützliche Informationen liefern können.

Insgesamt zeigten die Teilnehmenden grossen Enthusiasmus und viel Engagement. Die Studie liefert somit den Beweis, dass innovative Citizen Science / Crowdsourcing-Ansätze eine wichtige Rolle bei der Schulung und dem Aufbau von Kapazitäten spielen können. Darüber hinaus könnte die Einbindung von qualifizierten Schlangenkenner*innen in die Entscheidungsfindung die Fähigkeit von Gesundheitspersonal stärken, Schlangen schneller, spezifischer und genauer zu identifizieren. Und letztendlich dazu führen, dass die Daten und Ergebnisse der Behandlung von Schlangenbissen verbessert werden.

Demnächst – North Carolina Snake-ID Challenge

Die North Carolina Snake-ID Challenge ist die erste von weiteren geplanten regional ausgerichteten Folgeveranstaltungen zu dem hier vorgestellten Artikel. Sie wird in Zusammenarbeit mit dem North Carolina State Museum of Natural Sciences in Raleigh, North Carolina, veranstaltet, welches jedes Jahr einen Reptilien und Amphibien Tag (dieses Jahr virtuell) organisiert. Dieser Event zieht normalerweise mehr als 50 000 Personen aus dem gesamten Südosten der USA an. In North Carolina gibt es 38 Schlangenarten, von denen sechs giftig sind. Häufig werden sie aber falsch identifiziert. Die Challenge startet am 8. März mit einer Videoeinführung. Dr. Andrew Durso wird am 12. März einen Workshop geben, um die bis dahin gesammelten Daten zu präsentieren, bevor die Challenge am 21. März endet. Die drei Teilnehmenden, welche die meisten Schlangen richtig identifizieren, erhalten das Buch “Amphibians and Reptiles of the Carolinas and Virginia”.

Für mehr Informationen und Teilnahme an der Challenge, bitte hier entlang!

Der publizierte Artikel ist hier abrufbar (nur auf Englisch verfügbar): https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.201273

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