Nature封面灵魂发问：近60年“颠覆性”成果到底去哪了？

近日，Nature官方连发两篇文章，讨论了随着时间的推移，具有“颠覆性”的论文和专利越来越少的现象和趋势，以及各方采取的措施。

顾名思义，在一个方向上能够突破现有的成就，以一个全新的姿态出现在人们面前，能够称之为“颠覆性”的成就或者论文，用牛顿的话来说，“站在巨人的肩膀上”，而这“颠覆性”的成果可以被认为是“巨人”。

近几十年来，新的科学和技术知识的数量呈指数级增长，从而为取得重大进展创造了成熟的条件。然而，与这种观点相反，研究表明，几个主要领域的进展正在放缓。数据表明，在过去的几十年里，发表的研究论文数量猛增，但根据对论文深层次分析，这些论文的“颠覆性”已经下降。来自数百万份手稿的数据显示，与20世纪中期的研究相比，在21世纪初进行的研究更具有推动科学前进的趋势，而不是转向一个新的方向，并且对1976年至2010年的专利分析也显示出同样的趋势。

明尼苏达大学的社会学家拉塞尔·芬克（Russell Funk）表示：“The data suggest something is changing”，并且以“Papers and patents are becoming less disruptive over time”为题发表在“Nature”上，并登顶当日封面。

衡量标准的建立

作者认为，如果一项研究具有高度颠覆性，那么后续研究成果就不太可能引用该研究的参考文献，而是引用研究本身。Russell Funk基于来自4500万份手稿和390万项专利的引文数据，研究人员制定了一种“颠覆性”的衡量标准，称为CD指数，其中的值范围从“颠覆性”最小-1到“颠覆性”最大的1。本文使用一种新的测量方法，CD指数来量化这种差异，描述了科学和技术的巩固或颠覆性本质（图1）。

图1. 测量方法概述

研究表明，从1945年到2010年，论文的平均CD指数下降了90%以上。从1980年到2010年，专利的平均CD指数下降了78%以上。

图2. “颠覆性”成果在不同年代的演化

同时研究了CD随时间推移，发表在《Nature》、《PNAS》和《Science》和诺贝尔奖获奖论文上的论文的CD指数，其下降趋势持续存在。就论文而言，自1980年左右以来，“生命科学和生物医学”和物理科学领域的下降速度较为温和，社会科学的下降速度最为明显和持久。然而，总体而言，与早期时代相比，最近的论文和专利在推动科学和技术走向新方向方面的作用较小。

图3. 高质量科学的CD指数变化

图4. 颠覆性科学和技术的变化趋势

论文用词变化

在论文用词方面也能体现出颠覆性成果的变化。在最初的几十年中，唤起创造（例如，“produce”，“form”，“prepare”和“prepare”“make”），发现（例如，“determine”和“report”）和感知（例如，“measure”）的动词在论文和专利标题中都很普遍。

然而，在后来的几十年里，这些动词几乎完全被那些倾向于更能唤起现有科学和技术，改进（例如，“improve”、“enhance”和“increase”）、应用（例如，“use”和“include”）或评估（例如，“associate”、“mediate”和“relate”）的动词所取代。综上所述，随着时间的推移，科学和技术发生了实质性的转变，发现和发明在本质上变得不那么具有颠覆性。

图4. 颠覆性科学在论文用词方面的体现

各方反应

西北大学的计算社会科学家Dashun Wang评价到：颠覆性科学本身并不一定好，但渐进式科学也不一定是坏的。例如，对引力波的第一次直接观测既是革命性的，也是渐进式科学的产物。

西北大学的计算社会科学家Yian Yin说，近几十年来，科学创新在放缓，但他补充说，这项研究“为研究科学如何变化的数据驱动方式提供了一个新的开始”。

佐治亚理工学院John Walsh说到，理想的科学进程是渐进式研究和颠覆性研究的健康混合，“在一个研究者持续关注研究结果的有效性的世界里，有更多的复制和繁衍可能是一件好事。”

存在这种趋势的原因

这种趋势可能部分源于科学事业的变化。例如，现在的研究人员比1940年代多得多，这创造了一个更具竞争力的环境，并提高了发表研究论文和寻求专利的风险。

这反过来又改变了研究人员开展工作的动机。例如，大型研究团队变得越来越普遍，现在的研究更有可能是存在渐进式科学研究，而不是颠覆性科学研究。

尽管颠覆性研究的比例在1945年至2010年间大幅下降，但高度颠覆性研究的数量大致保持不变。下降速度也令人费解：CD指数从1945年到1970年急剧下降，然后从1990年代末到2010年下降变缓。

1. Park, M., Leahey, E. & Funk, R.J. Papers and patents are becoming less disruptive over time. Nature 613, 138–144 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05543-x

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

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