TechMIX: Vědců a studií přibývá, převratných objevů ale nikoliv

Autory jsou Michael Park, Erin Leahey a Russell Funk ze dvou amerických univerzit (Minnesota a Arizona). Předmětem je pak věda sama o sobě. Konkrétně to, jak vlastně vědecké práce přispívají k pokroku ve vědění – a tedy v důsledku i to, zda by vědci a věda nemohli pracovat lépe a efektivněji.

Posledních padesát let přineslo neuvěřitelně rychlý nárůst vědeckých kapacit prakticky podle všech metrik. Nepochybně jde o exponenciální nárůst.

Třeba celosvětový počet publikovaných vědeckých článků v odborných časopisech se z nějakých zhruba 30 tisíc ročně na začátku 60. let 20. století zvýšil na více než tři miliony (jde o počty oficiálně recenzovaných článků, i když o kvalitě recenzního řízení si v řadě případů můžeme myslet své).

V druhé polovině 20. století se počet vědeckých „paperů“ zdvojnásoboval zhruba každých devět let. Přibližně 90 procent ze všech vědců – tedy profesionálů v této oblasti – je naživu právě teď. Do značné míry je to zásluha čínského vědeckého programu. V Číně se totiž například za posledních 20 let zhruba ztrojnásobil počet lidí s titulem Ph.D.

Ovšem závratný růst vědeckých kapacit nevedl ke stejně rychlému nárůstu tempa vědeckého pokroku. Nikdo nepochybuje o tom, že věda přináší stále zajímavé a převratné objevy, ale podle celé řady metrik jich už nepřibývá tolik co dřív. A samozřejmě je namístě otázka, zda bychom stejných výsledků nemohli dosáhnout levněji – nebo za stejné peníze pořídit objevů více.

Zmíněná skupina tří autorů v prvním lednovém čísle Nature představila několik dalších způsobů měření tohoto poklesu vědecké produktivity. Doufají, že jim umožní lépe poznat, jaké jsou jeho příčiny.

Klíčovou součástí studie je určení toho, jak převratné (v originále „breakthrough“) byly a jsou zveřejňované vědecké články. Základní logika je, že pokud je nějaká studie skutečně přelomová, je pravděpodobnější, že pozdější práce budou citovat právě ji, a méně pravděpodobné, že budou citovat práce, které byly v poznámkovém aparátu dané studie.

Jinak řečeno, pokud někdo přijde s opravdu zásadním objevem, další vědci budou přehlížet starší díla ze stejného oboru. Tato hodnota se nazývá CD index a může nabývat hodnot od -1 (nijak přelomové) až po 1 (největší vědecké průlomy).

Dodejme, že práce s CD indexem kolem -1 nemusí být nutně nijak zbytečné či špatné; patří sem mimo jiné texty, které shrnují předchozí znalosti či stav nějakého oboru. Stejně tak nejsou nijak přelomové práce, které ověřují starší výsledky – a replikace je nezbytnou součástí vědy. CD index prostě sám o sobě není školní známka.

Autoři s pomocí počítače určili CD index celkem 45 milionů vědeckých prací a 3,9 milionu patentů. V obou kategoriích se ukázalo, že průměrný CD index zveřejněné práce významně klesá.

Například v roce 1945 byl průměrný CD index zveřejněného článku ve fyzikálních vědách 0,36; v roce 2010 to bylo přesně 0. Podobný pokles byl i ve společenských vědách, v medicíně a třeba i v IT. U patentů byl pokles o něco méně výrazný, ale trend byl naprosto stejný.

Podobné výsledky poskytly i další analýzy. U novějších prací a patentů se například častěji v názvu objevují konkrétní slova, která už předtím někdo právě v tomto kontextu a k popisu stejných vědeckých jevů či konceptů použil. Stále častěji se tedy „točí“ stejná témata.

V předcházejících desetiletích se také mnohem častěji objevovala v pracích i patentech slovesa evokující tvorbu (například „tvořit“, „vytvářet“), objevování (například „určovat“ či „pozorovat“) a vnímání (například „měřit“).

Postupně ovšem začalo přibývat sloves, která naznačují spíše zlepšování existujícího poznání. Od jednoduchého „zlepšit“, „vylepšit“, „inovovat“ až po slovesa, která naznačují, že cílem je třeba jen agregovat či pospojovat současné znalosti („spojit“, „zprostředkovat“, „vztáhnout“).

Toto pozorování není samo o sobě nijak nové. Pokles vědecké produktivity je jasně popsaný a nezpochybnitelný fakt. Ale tato konkrétní práce se do prestižního časopisu dostala proto, že vrhá celkem zajímavé světlo i na možná vysvětlení. I když: Časopis Nature už také není, co býval…

Ani špičková věda se totiž podobnému poklesu nevyhnula. Průměrný CD index se snížil i u článků publikovaných v těch nejlepších časopisech, jako je právě Nature, a dále Science, PNAS atd. Stejné je to i v případě prací, které byly později oceněny Nobelovou cenou – ty novější bývají v průměru méně přelomové než ty starší. Na vině podle statistické analýzy autorů nejspíše nejsou ani další vnější okolnosti typu změn citačních zvyklostí a podobně.

Další oblíbené vysvětlení je, že „všechny jednoduché objevy už byly učiněny“. Objev elektronu je výrazně jednodušší než objev Higgsova bosonu. V tomto ohledu je ovšem zajímavé, že analýza nenasvědčuje tomu, že by se od sebe nějak zvlášť lišily jednotlivé obory.

Znělo by například logicky, že ve fyzice bude takových jednoduchých, a přitom přelomových objevů ubývat jiným tempem než třeba v biologii, společenských vědách či IT. Ale není tomu tak. Ve všech je trend stejný a „průměrná přelomovost“ klesá. Je poměrně nepravděpodobné, že by se v různých oborech tyto klíčové, a přitom průlomové objevy vyčerpávaly stejně rychle a zrovna ve stejné době.

Zajímavou stopou naznačující, kde (také) hledat příčiny, je i skutečnost, že postupně klesá rozmanitost citovaných prací. Autoři se zřejmě stále častěji drží toho, co už znají – a méně často sahají po novějších studiích. Vědci a vynálezci opakovaně využívají stejnou „znalostní základnu“ a jejich záběr je užší než dříve.

Je možné, že alespoň částečnou příčinou je prosté přetížení informacemi. Nových výsledků je tolik, že je není možné sledovat a ještě se k tomu věnovat své práci. Vědci se prostě musí odříznout od toho, co se kolem nich děje – ostatně stejně jako my všichni ostatní musíme příjem informací nějak regulovat.

Mimochodem, spoluautorka práce Erin Leahey z Arizonské univerzity k tomu veřejně poznamenala, že roli může hrát to, jak dnes informace vstřebáváme: „Když jsem byla na postgraduálním studiu, chodila jsem do knihovny a procházela jsem celou sekci společenských věd.“ Dnes ovšem stejně jako jiní odborníci spoléhá na upozornění z automatizovaných vyhledávacích algoritmů – a to může ovlivňovat četbu vědců více, než by se na první pohled mohlo zdát. Jinak řečeno, i v tomto prostředí mohou existovat „virály“ a „bubliny“.

Další věcí je, že věda se dnes „dělá“ jinak než před lety. Nemyslím tím samotnou metodu, ale formy spolupráce. Vyšší počet vědců například vede ke zvýšení konkurence. Vědci se mnohdy snaží podpořit své šance na úspěch tím, že pracují ve větších týmech – jejich individuální přínos je sice menší, ale pravděpodobnost úspěchu u grantových agentur nebo v redakcích vědeckých časopisů je výrazně větší. A velké týmy obecně zároveň publikují články méně „přelomové“, jak víme ze staršího výzkumu.

Vědecké kariéře jednotlivce také pomáhá zmíněný jev, když se vědec pohybuje stále ve stejných vodách, kde už se dobře vyzná. To je efektivní strategie, která zvyšuje pravděpodobnost další publikace, ale pravděpodobnost přelomového objevu musí nezbytně klesat s tím, jak autor už podesáté obrací stejné kameny.

Závěr udělejme polooptimistický: Přestože podíl přelomových výsledků mezi lety 1945 a 2010 výrazně poklesl, počet vysoce převratných studií zůstal přibližně stejný. Průlomových prací je relativně méně, ale v absolutních číslech jejich počet neklesá. Co přesně to znamená, to není jasné. Narazili jsme na nějaký „strop“, přes který bude těžké se dostat? Není pro to žádný zřetelný důvod, ale vyloučit to nelze.

Záhadou je také rychlost poklesu: Od roku 1945 do roku 1970 klesal průměrný CD index velmi prudce, od konce 90. let do roku 2010 pak výrazně pomaleji. Dokonce by se dalo říci, že v první dekádě 21. století se pokles prakticky zastavil, alespoň v některých oborech. Začalo se dělat něco lépe? Nebo jsme naopak až na samotném dně?

S těmi otázkami vás, milí čtenáři, zanechám. Odpověď neznám. Ale budu se těšit na vaše názory a připomínky.

V plné verzi newsletteru TechMIX toho najdete ještě mnohem víc. Přihlaste se k odběru a budete ho dostávat každou středu přímo do své e-mailové schránky.