凯时尊龙官网app|当着罗晋的面草唐嫣|增量式科学时代:论文数量狂飙增长真正创新

  尊龍凱時平台登錄博士後尊龍尊龍凱時app下載尊龍凱時app平台官網科普尊龍凱時 - 人生就是搏!平台尊龍人生就是博官網登錄,近日,Nature發表的一項研究,通過對上千萬篇論文和數萬項專利的統計分析顯示,近年來研究論文數量猛增,但顛覆性的發現和技術創新的增長速度大幅下降。但我們並不知道確切的原因,以及如何改善。

  不可置否,重大科學發現和技術突破會徹底改變我們的生活,顛覆對世界的認知、改變社會運作。隨著科研隊伍不斷壯大,科研論文發表和技術專利數量增長迅猛,共同為推動科研技術生產力添加“新燃料”凱時尊龍官網app。然而,許多科學家們並不如此樂觀。相反,他們保持冷靜、客觀,始終關注科研發展方向問題,也時不時給大眾潑一潑冷水,告訴大家:科學技術當前的發展狀態可能不容樂觀。

  1996年,《科學美國人》(Scientific American)雜志的資深撰稿人John Horgan採訪了諸多學界名家,在《科學的終結》(The end of science)一書中展示了科學家們對科學未來的深度思考。書中就不同學科提出了很多有趣問題,其中一個更是直擊21世紀以來的科學整體上所隱藏的重大危機:今天的科學是否已衰退到只能解答細枝末節的問題、只能修補現有理論的地步?

  。要了解科學技術發展的程度,論文和專利是最直觀、簡潔的衡量標準。來自美國明尼蘇達大學(University of Minnesota)的Russell J. Funk與兩位同事定義了兩類突破性科研發現和專利技術:第一類是改進現有的科學知識庫,發揮鞏固作用(consolidation);第二類則是顛覆了現有的科學認識,從而推動學科朝著某一全新方向發展,發揮顛覆性作用(disruptive)。

  圖1從1945到2010年, 所考察學科領域成果(論文和專利)的CD5指數變化趨勢。圖片來源:參考資料[2]

  論文/專利文獻中的遣詞造句也被用來印證團隊的觀點。顛覆性論文和專利更傾向于發明新詞當著羅晉的面草唐嫣凱時尊龍官網app、新術語,從而建立新的科學範式以區別于現有範式。而且,顛覆性的減少可能也會導致科學技術用詞(該研究分析了論文標題用詞)多樣性的減少。

  此外,文獻中的動詞選詞也發生了變化,隨著時間的推移,與“創造”當著羅晉的面草唐嫣、“發現”、“感知新事物”相關的動詞(具有顛覆性含義)使用頻率越來越低,而“改進”、 “應用”、 “評估現有事物”相關的動詞(具有鞏固含義)使用越來越頻繁。團隊從文獻語言模式的角度也證明隨著時間的流逝,我們的科研發現和專利技術越來越滑向保守的境地,以鞏固現有知識為主要目的而非顛覆、創建新領域。

  圖2. 上世紀80年代和2010年發表的論文、專利標題中最頻繁使用的前10個動詞變化情況。在80年代常用的指代創造、發現和感知新事物的動詞到了2010年幾乎完全被“改進”、“應用”、“評估”等含義的動詞所取代。圖片來源:參考資料[2]

  這篇論文登上了《自然》2023年第一期的封面。在相關的新聞報道中,其他科學家也對此發表了自己的見解,伊利諾斯州埃文斯頓西北大學的計算社會科學家Dashun Wang表示:“很高興看到這種[現象]以如此細致的方式記錄下來凱時尊龍官網app,他們以100種不同的方式看待這個問題,我發現它總體上非常有說服力。”

  《自然》論文憑借扎實的數據打破了我們往日對科研顛覆性質的樂觀濾鏡,事實上,早在多年前,學界就已注意到了另一個問題:我們培養出越來越多的科學家,國家、機構投入越來越多的資金贊助科技成果,越來越多的論文隨之發表,然而科研生產力卻並沒有“水漲船高”。

  圖4.《科研生產力現狀》報告中舉例美國近80多年來的科研生產力趨勢。圖片來源:《科研生產力現狀》

  2018年 ,默克公司委託牛津經濟研究院,在全球七個國家五個行業不同規模和類型的組織內展開採訪調查,並對現有文獻進行回顧,于2021年發表了《科研生產力現狀》報告

  ,牛津團隊將科研生產力定義為科研活動投入與科研成果產出之間的關系。除了基礎研究與應用研究,團隊添加了實驗開發用于反映科研成果轉化為商業產品的過程,三者之間緊密關聯,相輔相成。另外,團隊採用論文發表和專利授權數量等作為衡量標準,從一定程度上說明了科研生產力的變化趨勢。首先,近半個多世紀以來,全球論文發表數量呈顯著增長趨勢。2018年,美國自然科學基金會報告

  從2008年至2018年,全世界同行評議科學和工程類期刊論文以及會議論文數量以平均每年約3.8%的速度增長。同年,國際科學、技術和醫學出版商協會(STM)則統計出,自17世紀以來同行評審期刊數量以每年3.5%的速度穩步增長,2008年至2018年增速達到每年5%-6%,每年平均發表150萬至300萬篇文章[6]。與論文數量增長密切相關的還有研究人員數量的增長,根據聯合國教科文組織的最新

  統計,從2014年至2018年,全球全時工作當量(FTE)研究人員數量增加的速度(13.7%)是全球人口增長速度(4.6%)的3倍,截至2018年,全球總計有885.4萬名FTE研究人員。

  圖5. 以美國為例, 1997年至2019年,美國研究人員數量和論文發表數量保持同步發展,整體呈正向走勢。來源:《科研生產力現狀》

  充沛的科研人員數量和論文發表是推動科研生產力的一大重要支柱,而另一支柱則是贊助資金的投入。以科研經費全球第一的美國為例,美國科學促進會(AAAS)統計了從上世紀50年代截至2019年全美研發經費總量投入趨勢,漲勢迅猛當著羅晉的面草唐嫣。(見下圖)

  ,近幾年,中國也迎頭趕上:2016年至2021年,我國研發經費年均增長12.3%,已明顯高于美國(7.8%),全國經費投入總量達到2.8萬億元,且連續6年保持兩位數增長。[9]

  圖6. 美國科學促進會(AAAS)官網統計的美國近60年來的全國研發經費總量投入趨勢,來源:/p>

  圖6. 美國科學促進會(AAAS)官網統計的美國近60年來的全國研發經費總量投入趨勢,來源:/p

  科研界人力和財力的高投入讓科研論文數量生產力節節攀升,但諸多蹟象表明,數量的增長並沒有帶來質量的提升:五花八門的期刊降低了論文發表的難度;“研究膨脹”導致更多低質量研究不斷湧現,其他研究人員往往無法復現低質量研究中的實驗結果;此外,因錯誤和學術不端行為導致的撤稿論文比例也不斷攀升。

  海量的論文發表不但不能反映科學發展的真實情況,反而還可能阻礙科學發展。2021年8月一篇發表在《美國科學院院刊》(PNAS)上的研究

  分析了1960年至2014年間超過9000萬篇論文的18億條引用記錄,揭示了論文引用存在明顯的差異:發表的論文很多,但大量被引用的論文只是少數。一個領域的年發文量越多,前一年被大量引用的論文到了下一年仍然被高引用,從而吸引了絕大部分研究人員的注意,忽視了新發表的論文,這便是科研界的“階級固化”現象。而且團隊還得出了與《自然》封面論文類似的結論,並擔憂保守化傾向容易導致科研“壟斷”現象。[11]另一方面,在應用和實驗開發這兩個與實際生產以及經濟效益關系更密切的層面,牛津團隊以每百萬美元/歐元研發支出的專利申請和授予數量作為衡量科研生產力的標準(注:報告承認該方法沒有考慮專利質量、影響力和實用性,故結論更偏向于說明性而非確定性)凱時尊龍官網app,發現除中國、日本外,許多國家的專利申請和授權數量或基本持平或有所下降,說明相應的應用研發生產力呈停滯甚至下滑趨勢當著羅晉的面草唐嫣。

  以電子行業為例當著羅晉的面草唐嫣,雖然摩爾定律預測計算機芯片上的晶體管數量大約每兩年翻一番,但實際情況卻並非如此。2020年發表在《美國經濟評論》(American Economic Review)上的分析文章指出

  ,與上世紀70年代相比,如今要實現芯片密度指數級增長的難度是50多年前的18倍,而研發生產力則以每年6.8%的速度在下降。與此同時,新一代電子技術要求更多研發資源,迭代更新成本增加35%,“無晶圓廠”半導體公司的下一代工藝成本更是將增加60%[13]。

  圖7. 從1930年至2000年,電子芯片產業研究人員數量不斷增長,但相對應的科研生產力卻以每年6.8%的速度在下降。來源:10.1257/aer.20180338

  面對科研顛覆性降低、科研生產力下滑的復雜現狀,學界仍在探索其深層原因,不同專家學者提出了各種可能原因。對于實際的科研工作者,可能很多問題是老生常談。

  是其中之一,也就是說,科學發展至今日,要全面透徹掌握專業領域,從學生時代起到成為科研人員,必須不停學習海量現有的相關專業知識,還要及時跟進新出現的知識,科學知識整體上呈爆炸式增長勢頭,那需要突破專業領域邊界的時間戰線也被拉長當著羅晉的面草唐嫣,更不要說真正顛覆一門學科。被專業知識浪潮卷暈的科學家和發明家們還往往“囿于垂直的專業知識領域,如同鑽牛角尖般陷入更狹窄的研究課題,結果往往只能忙于鞏固完善,而不去考慮顛覆”

  ,這是今年《自然》封面論文第一作者Michel Park給出的見解。作者也承認,科學知識的增長對論文顛覆性有積極影響,但對專利發明卻有消極影響當著羅晉的面草唐嫣。因此,為了促進顛覆性的科技成果出現,團隊建議科學家們更廣泛地閱讀,擴展自己對前沿知識的認知範圍。鑑于現在的科研建立在數百年的成果累積,不斷將學科前沿推得更遠,“低垂的果實”(low-hanging fruit)理論來源于經濟學,即一棵果樹上總有一些果子結果位置低,人們伸手就能摘得,因此也很快被摘完,而果實位置越高,摘取難度也越大,付出成本也越大。這一模式也適用于解釋科研界的發展現狀

  。站在現有科學知識的基石上,帶有那麼一點創新、能鞏固已有基石的科學觀點猶如“低垂的果實”,更容易得手,但競爭往往激烈,且會越摘越少。剩下的是那些懸在高處的果實,即那些或可顛覆一門學科的現有成果、或引導開創學科內全新領域的科學觀點,摘取難度只會越來越大,不僅對科研人員本身實力的要求極大,而且還涉及很多其他實際相關利益,例如團隊規模、經費申請等。前面提到的幾個因素凱時尊龍官網app,基本從科研內容本身出發,而更多的問題出現于科研環境自身。

  《科研生產力現狀》報告直接總結出四個主要科研生產力產生負面影響的因素:因科研團隊規模和專業度提高帶來的行政負擔;“唯論文”式的科研評價體系;合作與“外包”的失衡;以及許多國家資金支持的增長放緩,並指出美國政府在實驗開發方面的資金支持比基礎研究或應用研究要低。

  如今,科學發展似乎向著以鞏固科學知識為目標的方向前進,相對于上個世紀,前進步伐、生產力也有所放緩,可以說我們進入了一個相對平穩的增量式科學時代。Funk 告訴《自然》:“一個健康的科學生態系統既包含對之前工作的鞏固改進,也包括新的顛覆性發現,但研究的性質正在發生變化。隨著漸進型創新越來越普遍,未來可能需要更長的時間才能取得明顯推動科學發展的關鍵突破。”

  不過也有科學家認為不該極端地在增量式科學和顛覆式科學中做非此即彼的選擇,王大順認為,顛覆性並非本質上是好的,增量式科學也不一定是壞的,二者健康組合有時能帶來巨大驚喜,例如第一次直接觀測引力波既是革命性的,也是增量科學的產物。亞特蘭大佐治亞理工學院科學技術政策專家John Walsh則表示,理想情況是將增量研究和顛覆性研究健康地結合起來。他說:“在一個我們關注研究結果有效性的世界裡,有更多的重復和復現可能是一件好事。”

  如今,隨著人工智能技術的蓬勃發展,已經有論文中加入了人工智能作者,它可以輕鬆學習海量的已有知識,這或許會為我們的增量式科學時代帶來新的變化。