Prijelomne ideje sve je teže pronaći

Je li do prijelomnih znanstvenih otkrića sve teže doći? To je pitanje koje su prije dvije godine u svojem članku u časopisu Nature postavili Russell J. Funk sa Sveučilišta u Minnessoti i koautori.

Funk i suradnici tvrde da su znanstveni radovi i patenti s vremenom postali sve manje prijelomni u smislu da novi radovi sve rjeđe čine starije radove zastarjelima. Ove je godine čak i Kongres SAD-a raspravljao o toj temi jer manje prijelomnih otkrića znači i sporiji ekonomski rast.

Nakon što je članak izašao, kritičari su počeli govoriti da je jako teško mjeriti prijelomnost u otkrićima, ali većina se ipak slaže da je sve teže doći do revolucionarnih inovacija.

Naslovnica časopisa Nature iz 2023.

U članku se zapravo tvrdi da je broj prijelomnih otkrića u znanosti ostao konstantan od 1945. do 2010. godine bez obzira na povećanje broja objavljenih članaka.

To implicira da ulaganje više sredstava i ljudi u istraživanja ne dovodi nužno do većeg broja revolucionarnih otkrića.

Osnovna ideja metodologije određivanja prijelomnog otkrića je da revolucionarni članak toliko duboko mijenja svoje područje da kasniji radovi koji ga citiraju ne navode njegove reference (jer postaju zastarjele).

Što se više članak spominje u kasnijim radovima koji ne navode reference tog članka, to je viši rezultat na onome što se naziva indeks prijelomnosti (CD); kreće se od -1 do 1.

Jedan od načina testiranja CD indeksa odabir je nekog nedavnog otkrića, npr. rada iz 2021. koji opisuje AlphaFold, alat za predviđanje strukture proteina koji je svojim tvorcima donio dio prošlogodišnje Nobelove nagrade za kemiju. Njegov CD indeks trenutno je nizak, ali to je za očekivati od znanstvenog napretka koji konceptualno ne istiskuje prethodna biološka znanja.

Iako se rasprava o tome kako točno mjeriti prijelomnost i dalje vodi, čini se da se sve više znanstvenika slaže da je znanstvenu inovaciju sve teže postići. Glavni je argument da se rast ekonomske produktivnosti, u konačnici potaknut inovacijama i novim tehnologijama, u bogatom svijetu usporava već nekoliko desetljeća. Primjerice, u svojoj knjizi iz 2016. Uspon i pad američkog rasta ekonomist Robert Gordon tvrdi da je era brzog rasta u kojoj smo uživali tijekom 20. stoljeća – rezultat jednokratnih tehnoloških poboljšanja poput automobila, WC-a s ispiranjem i električnih svjetala – završila.

Istraživači su također pratili smanjenje prinosa od istraživanja i razvoja (R&D) u nekoliko područja. Naprimjer, danas je potrebno osamnaest puta više istraživača u području poluvodiča kako bi se održao Mooreov zakon – trend udvostručavanja broja tranzistora na mikročipovima svake dvije godine – nego što je bilo potrebno 1970-ih.

Sličan trend vidi se i u poljoprivrednoj produktivnosti i u liječenju bolesti srca i raka. Gdje god pogledamo, uočavamo da je prijelomne ideje sve teže pronaći. Jedno drugo istraživanje otkrilo je da se broj novih odobrenih lijekova u čije je  istraživanje i razvoj uloženo po milijardu dolara, prilagođeno inflaciji, prepolovljuje otprilike svakih devet godina od 1950. Osim toga nemamo sve duži i duži popis otkrića vrijednih Nobelove nagrade.

Postoje li objašnjenja za to da se povrat ulaganja u znanost doista smanjuje?

Jedno moguće objašnjenje je da su znanstvenici sada toliko opterećeni pisanjem prijava projekata, administrativnim dužnostima i podučavanjem da imaju malo vremena za duboko razmišljanje. U usporedbi s vremenom od prije pedeset godina, suvremeni istraživači imaju mnogo manje slobode ići u neobičnim smjerovima zbog krutih struktura akademskih karijera i financiranja.

Broj radova po istraživaču od 1996. do 2023. otprilike se udvostručio, a jedno istraživanje objavljeno prošle godine otkrilo je da je broj radova koje znanstvenik objavi obrnuto proporcionalan njihovoj revolucionarnosti.

Jedno od objašnjenja je i to da su znanstvenici već ubrali plodove do kojih je lakše doći i sada su prisiljeni uložiti mnogo više truda kako bi došli do novih otkrića.

Funk, međutim, nije uvjeren da je to ono što koči znanost. Kad bi ta hipoteza bila istinita, to bi značilo da su se starija polja znanosti usporila više od novih jer su njihovi plodovi već ubrani. No umjesto toga, i etablirana i nova istraživačka područja pokazuju slične stope opadanja prijelomnosti.

Ove je godine Nagrada za proboj u fundamentalnoj fizici (tri milijuna dolara) dodijeljena koautorima publikacija temeljenih na podacima CERN-ova Velikog hadronskog sudarača i objavljenih između 2015. i 15. srpnja 2024. godine, u eksperimentalnim kolaboracijama ATLAS, CMS, ALICE i LHCb. Taj podatak sugerira da je potrebno dugotrajno ulaganje i ustrajan rad većeg broja istraživača da bi se u nekim područjima došlo do velikih otkrića.

Jedno drugo istraživanje koje se oslanja na CD indeks, sugerira da mali timovi proizvode više prijelomnih rezultata od velikih timova. To bi moglo biti zato što je u velikim grupama teško smisliti originalne ideje, ili jer veliki timovi imaju veću vjerojatnost dobivanja vremenski ograničenih sredstava, što znači da su pod pritiskom proizvoditi brze rezultate što očito nije slučaj na CERN-u. Otkriveno je također da rad uživo, umjesto na daljinu, poboljšava prijelomnost, opet mjereno CD indeksom. Mnogi se boje da bi ovakva istraživanja mogla smanjiti ulaganja u znanost.

Ipak, suočavanje s realnošću usporavanja inovacija nije prijetnja znanosti, nego način njezina osuvremenjivanja i usmjeravanje na hrabrije traženje novih istina.