Nature：60年来全球科研创新速度持续减缓

顾汉现

Nature：60年来全球科研创新速度持续减缓，已经进入“增量时代”   Nature：论文与专利越来越多，但突破性成果却越来越少。

随着时间的推移，论文和专利越来越不可能以将科学和技术推向新方向的方式打破过去。《自然》杂志的一项最新研究在分析了60多年来的4500万篇论文和390万项专利之后，以定量的角度方式给出了这个问题的答案：尽管科学论文与专利的数量在指数增长，但各个学科领域的创新性却在不断下降。虽然科学技术新知识的数量在最近几十年里呈指数级增长，但研究显示，遗憾的是，多个主要领域的进展正在减慢。论文作者分别分析了生命科学与医学、物理学、社会科学和技术这4大领域的研究论文，以及化学、计算通信、医药、电子电气和机械这5类专利。结果，所有领域的科学发现与发明的创新性都在显著下降。
(Baidu Translator: )
Nature: The speed of global scientific research and innovation has been slowing down over the past 60 years, and has entered the "incremental era" Nature: there are more and more papers and patents, but there are fewer and fewer breakthroughs.
With the passage of time, it is increasingly impossible for papers and patents to break the past by pushing science and technology in a new direction. After analyzing 45 million papers and 3.9 million patents over the past 60 years, a new study in Nature magazine gives the answer to this question in a quantitative way: although the number of scientific papers and patents is increasing exponentially, the innovation of various disciplines is declining. Although the number of new scientific and technological knowledge has increased exponentially in recent decades, research shows that, regrettably, progress in many major areas is slowing down. The author analyzed the research papers in the four major fields of life science and medicine, physics, social science and technology, as well as five patents in chemistry, computational communication, medicine, electronics and machinery. As a result, the innovation of scientific discoveries and inventions in all fields has declined significantly.
（百度翻訳：）
Nature：60年来、世界の科学研究革新速度は持続的に減速し、すでに「増量時代」に入っているNature：論文と特許はますます多くなっているが、突破的な成果はますます少なくなっている。
時間が経つにつれて、論文と特許は科学と技術を新しい方向に進める方法で過去を破ることはますます不可能になってきた。ネイチャー誌の最新研究は、60年以上にわたる4500万件の論文と390万件の特許を分析した後、科学論文と特許の数は指数的に増加しているが、各学科分野の革新性は低下しているという定量的な見方でこの問題の答えを出した。科学技術の新しい知識の数はここ数十年で指数的に増加しているが、研究によると、残念なことに、複数の主要分野の進展は減速している。著者はそれぞれ生命科学と医学、物理学、社会科学と技術の4つの分野の研究論文を分析し、化学、計算通信、医薬、電子電気と機械の5種類の特許を分析した。その結果、すべての分野の科学的発見と発明の革新性は著しく低下している。

学术经纬

2023/01/06

论文
论文标题：Papers and patents are becoming less disruptive over time
作者：Park, Michael, Leahey, Erin, Funk, Russell J.
期刊：Nature
发表时间：2023/01/04
数字识别码：10.1038/s41586-022-05543-x
摘要：Theories of scientific and technological change view discovery and invention as endogenous processes1,2, wherein previous accumulated knowledge enables future progress by allowing researchers to, in Newton’s words, ‘stand on the shoulders of giants’3,4,5,6,7. Recent decades have witnessed exponential growth in the volume of new scientific and technological knowledge, thereby creating conditions that should be ripe for major advances8,9. Yet contrary to this view, studies suggest that progress is slowing in several major fields10,11. Here, we analyse these claims at scale across six decades, using data on 45 million papers and 3.9 million patents from six large-scale datasets, together with a new quantitative metric—the CD index12—that characterizes how papers and patents change networks of citations in science and technology. We find that papers and patents are increasingly less likely to break with the past in ways that push science and technology in new directions. This pattern holds universally across fields and is robust across multiple different citation- and text-based metrics1,13,14,15,16,17. Subsequently, we link this decline in disruptiveness to a narrowing in the use of previous knowledge, allowing us to reconcile the patterns we observe with the ‘shoulders of giants’ view. We find that the observed declines are unlikely to be driven by changes in the quality of published science, citation practices or field-specific factors. Overall, our results suggest that slowing rates of disruption may reflect a fundamental shift in the nature of science and technology.

摘要翻译（由计算机程序完成，仅供参考，内容以英文原文为准）：
科学和技术变革理论将发现和发明视为内生过程1，2，其中先前积累的知识使研究人员能够（用牛顿的话说）“站在巨人的肩膀上”3，4，5，6，7，从而实现未来的进步。近几十年来，新科技知识的数量呈指数级增长，从而创造了取得重大进展的条件8,9。然而，与这一观点相反，研究表明，几个主要领域的进展正在放缓10，11。在这里，我们使用45个国家的数据，对这些索赔进行了60年的规模分析 百万篇论文和3.9 来自六个大型数据集的100万项专利，以及一个新的量化指标CD索引12，该指标描述了论文和专利如何改变科学技术引文网络。我们发现，论文和专利越来越不可能在推动科学技术向新方向发展的方式上与过去决裂。这种模式在各个领域普遍适用，并且在多个不同的引用和基于文本的度量标准1、13、14、15、16、17中都是稳健的。随后，我们将这种破坏性的下降与先前知识使用的减少联系起来，使我们能够将观察到的模式与“巨人的肩膀”观点相协调。我们发现，所观察到的下降不太可能是由已发表科学的质量、引用实践或领域特定因素的变化所驱动的。总体而言，我们的研究结果表明，破坏速度的减缓可能反映了科学技术本质的根本转变。

所属学科：
经济学
社会学
药明康德内容团队编辑  

在现代历史上，科学技术的发展从未停步，不断促进着科学理论、研究手段以及生活方式的发展。问题是，这么多年来，全球科技真的在加速发展吗？

对于这个问题，正反两方似乎都能找到支持己方观点的依据。正方会认为，既然现在的科学家是站在“巨人的肩膀”上进行探索，有了更坚实的基础，科技必然会加速进步；反方则认为，随着科技的持续发展，科学创新中“容易采摘的果实”都已经被发现了，因此寻找剩余的“果实”会更加困难。

《自然》杂志的一项最新研究在分析了60多年来的4500万篇论文和390万项专利之后，以定量的角度方式给出了这个问题的答案：尽管科学论文与专利的数量在指数增长，但各个学科领域的创新性却在不断下降。


最新论文的作者是来自明尼苏达大学和亚利桑那大学的3位科学家。为了分析半个多世纪以来的科技发展趋势，研究团队检索了1945-2010年间来自Web of Science数据库的2500万篇研究论文，以及1976-2010年间来自美国专利及商标局数据库的390万项专利。此外，他们还选取了另外4个论文数据库的2000万篇论文进行交叉验证。

总体而言，这些论文与专利所带来的突破可以分为两类：一种是“巩固型”，即在现有知识体系的基础上提升、巩固现有的理论；另一种是“创新型”，这类科技突破是对已有知识的创新，会淘汰一些旧的科学认知、推动科技沿着新方向发展。

为了对每一项突破进行分类，研究团队使用“CD指数”进行量化分析——这个指标通过对论文或专利被引用模式的衡量，反映出其是巩固了已有的研究，还是实现了开拓性创新。

由此得到的结论令人不安。作者分别分析了生命科学与医学、物理学、社会科学和技术这4大领域的研究论文，以及化学、计算通信、医药、电子电气和机械这5类专利。结果，所有领域的科学发现与发明的创新性都在显著下降。


▲不同领域研究论文、专利的创新性都在显著下降（图片来源：参考资料[1]）


对于科学论文，1945-2010年间创新性降幅最大的是物理学领域，下降了100%；下降幅度最小的社会科学也达到了91.9%。而在1980到2010年间，不同领域专利的创新性也下降了78.7%-91.5%。

在具体的学科领域中，自1980年以来，生命科学与医学、物理学领域的论文下降速率开始减缓；而社会科学与科技领域的降幅依然显著且持久。

为了验证这一结论，研究团队还使用其他指标进行分析，例如使用创新性词语的频率、其他引用指标等，也得到了一致的结果。此外，他们还在来自其他数据库的2000万篇论文中交叉验证了这个结果。

那么，到底是哪些因素造成了科学与技术创新性的持续下降？研究团队指出，下降趋势不太可能受出版物质量，或者是引用政策的变化驱动。而真正造成这一变化的，很可能是科技发展自身的性质。


▲高质量研究CD指数的变化趋势表明，创新性下降并不是因为研究质量变化。图中数据点为获得诺奖的研究（图片来源：参考资料[1]）


“健康的科学生态体系应该既有创新性的发现，也有对已有知识的巩固、提升，但研究的性质正在改变，”领导这项研究的明尼苏达大学助理教授Russell Funk表示，“新的突破更加普遍，但这些关键突破可能需要更长时间才能推动科学的快速发展。”

对于目前的科学家与发明家来说，他们学习已有知识的负担更重，因此需要花费更多时间来学习，其依赖的知识体系也更加垂直，这可能是造成创新力下降的原因。


▲论文与专利使用的已有知识领域变得更加狭窄（图片来源：参考资料[1]）


最新研究的结论意味着，人们或许需要重新思考开展科学研究的方式。不少研究者会面临论文或专利数量的压力，他们的成功在很大程度上取决于发表的作品数量。为此，科研基金需要更好地支持长期的学术生涯。

“许多创新来自对新事物的尝试，以及从其他领域汲取思想，”论文第一作者，Funk教授的博士生Michael Park表示，“但当你需要担心论文数量、不得不拼命发表论文时，留给深度阅读、思考重大问题的时间就少了很多，而正是这些问题可能带来开拓性的突破。”

研究还指出，尽管目前研究的创新性呈下降趋势，但这并不意味着等待发现的科技进展就减少了。

“从气候变化到太空探索，这些当今最紧迫的挑战都需要创新来寻求答案，”Funk教授说，“可以明确的是，如今开创性突破的出现仍然有着巨大的机遇，来帮助人类取得进步。”

参考资料：
[1] Michael Park et al. Papers and patents are becoming less disruptive over time. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05543-x
[2] Science and technology are becoming less disruptive. Retrieved January 5th, 2023 from https://twin-cities.umn.edu/news ... ing-less-disruptive

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https://www.linkresearcher.com/t ... d-9b6c-c4b85e060afb

https://news.bioon.com/article/2c42e5488872.html

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05543-x



自然  消息  文章  2023 年 1 月 4 日
“颠覆性”科学已经衰落

https://www.nature.com/articles/d41586-022-04577-5



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