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- 1945년부터 2010년까지 4,500만 건 이상의 전문 간행물과 390만 건의 특허를 평가
- 혁신 수준을 결정하기 위해 문제의 논문이나 특허가 발표된 지 5년 후에 인용 관행 조사
- 지난 60년 동안 특허와 간행물의 수가 증가했지만 파격적이고 획기적인 것은 점점 줄어
- 큰 도약 대신 작은 발걸음

과학이 혁신의 힘을 잃고 있을까?
획기적인 발견과 특허의 비율이 지속적으로 감소.

진정한 혁신의 감소:
오늘날 과학과 기술은 60년 전보다 획기적인 발견과 발명을 더 적게 만들어내고 있다. "네이처(Nature)"의 분석에 따르면 패러다임 전환을 가져오고 연구를 완전히 새로운 방향으로 이끄는 전문 논문 및 특허의 비율이 크게 감소했다. 대신 지식은 종종 심화되고 확장된다. 이러한 파괴적 혁신이 감소하는 이유는 무엇일까? 

▲ 오늘날의 발견과 발명은 60년 전보다 덜 획기적이다. 우리는 혁신의 힘을 잃었을까?

그것이 상대성 이론, DNA 구조, 트랜지스터이드 간에 획기적인 발견, 통찰 및 발명은 일반적으로 파격적이다. 그들은 이전 이론을 반박하고, 세계에 대한 우리의 시각을 바꾸고, 새로운 방향으로 기술 발전을 이끈다. 이들은 종종 이전의 가정과 기술을 구식으로 만든다. 그러나 동시에 과학과 기술은 지식 통합, 즉 이미 존재하는 것을 확장, 심화 또는 개선하는 발견 또는 발명의 이점을 누리고 있다.

"건강한 과학 생태계에는 파괴적인 발견과 통합 개선이 혼합되어 있다"고 미니애폴리스에 있는 미네소타 대학의 마이클 파크(Michael Park)와 그의 동료들의 설명이다. "지난 수십 년 동안 새로운 과학 및 기술 지식의 기하급수적인 성장이 있었다. 따라서 실제로 중요한 발전을 위한 최상의 조건을 제공했다.”

▲ a,b, 논문(a, n = 24,659,076) 및 특허(b, n = 3,912,353)에 대해 별도로 시간 경과에 따른 CD5 감소. 논문의 경우 행은 WoS 연구 영역에 해당합니다. 1945년부터 2010년까지 감소 폭은 91.9%(사회 과학)에서 100%(물리 과학)까지 다양하다. 특허의 경우 라인은 NBER(National Bureau of Economic Research) 기술 범주에 해당한다. 1980년부터 2010년까지 감소 폭은 93.5%(컴퓨터 및 통신)에서 96.4%(마약 및 의료)에 이른다. 음영 처리된 밴드는 95% 신뢰 구간에 해당한다. 방법에서 자세히 설명했듯이 이러한 감소 패턴은 시간이 지남에 따라 출판, 인용 및 저자 관행의 변화로 인한 교란 조정에 강력하다. (출처 :관련논문 Papers and patents are becoming less disruptive over time / nature / Published: 04 January 2023)

특허 및 간행물에서 단서 찾기

그럼에도 불구하고, 파괴적 혁신은 이제 Park과 그의 팀의 분석에서 알 수 있듯이 공급이 부족하다. 연구를 위해 그들은 1945년부터 2010년까지 4,500만 건 이상의 전문 간행물과 390만 건의 특허를 평가했다. 혁신 수준을 결정하기 위해 그들은 문제의 논문이나 특허가 발표된 지 5년 후에 인용 관행을 조사했다. 이 연구 방법을 택한 배후의 아이디어는, 발견이 이전 지식을 반박하거나 기술을 구식으로 만드는 경우 이후 출판물은 더 이상 이 오래된 지식을 인용하지 않는다는 것이다.

▲ 파괴적인 과학과 기술의 쇠퇴는 논문과 특허의 변화하는 언어에서 볼 수 있다. a,b, 논문(a, n = 24,659,076) 및 특허(b, n = 3,912,353)에 대해 별도로 시간 경과에 따른 CD5(논문 발표 후 5년 인용지수) 감소. 논문의 경우 행은 WoS 연구 영역에 해당한다. 1945년부터 2010년까지 감소 폭은 91.9%(사회 과학)에서 100%(물리 과학)까지 다양하다. 특허의 경우 라인은 NBER(National Bureau of Economic Research) 기술 범주에 해당. 1980년부터 2010년까지 감소 폭은 93.5%(컴퓨터 및 통신)에서 96.4%(마약 및 의료)에 이른다. 음영 처리된 밴드는 95% 신뢰 구간에 해당. 방법에서 자세히 설명했듯이 이러한 감소 패턴은 시간이 지남에 따라 출판, 인용 및 저자 관행의 변화로 인한 교란 조정에 강력하다. (출처: 관련논문 Fig. 3)

이것의 예로써 왓슨과 크릭이 DNA의 이중 나선 구조를 증명한 후, 반증된 라이너스 폴링의 3가닥 모델은 망각에 빠졌고 더 이상 인용되지 않았다. "반면에, 논문이나 특허가 통합적이라면 후속 간행물도 해당 작업의 전임자를 인용할 가능성이 더 높을 것이다"고 연구원들은 설명했다. 이러한 분석을 기반으로 조사된 모든 작업에 최대 통합(-1)에서 최대 파괴(+1) 범위의 지수를 할당했다.

모든 영역에서 덜 획기적

결과: 지난 60년 동안 특허 및 간행물의 수가 증가했지만 파격적이고 획기적인 것은 점점 줄어들고 있다. "우리는 기사와 특허가 점점 더 과거와 단절되고 과학과 기술을 새로운 방향으로 추진하고 있음을 발견하고 있다"고 Park과 그의 동료들은 보고했다. 이것은 모든 분야에 적용된다. 이러한 추세는 "Nature", "Science" 등 고급 전문 저널뿐만 아니라 보다 전문적인 잡지에서도 찾아볼 수 있다.

구체적으로 분석 결과 과학 출판물의 혁신 지수는 1945년 이후 91.9%에서 100%까지 떨어졌다. 예를 들어 물리학에서는 지수 값이 0.36에서 0으로 떨어졌고 사회 과학에서는 0.52에서 0.04로 떨어졌습니다. 주요 혁신의 비율이 계속해서 감소하고 있는 특허의 경우도 상황은 비슷하다. 예를 들어 컴퓨터와 통신 분야에서 혁신 지수는 78.7%, 의약품 및 기타 의료 특허는 91.5%나 떨어졌다.

이러한 혁신력의 감소는 추가 분석에서 알 수 있듯이 다른 매개변수에도 반영됐다. 새로운 단어 생성 및 기술 용어는 과거보다 오늘날 출판물 및 특허에서 덜 나타난다. 발견이나 새로운 지식과 관련된 단어와 구도 덜 일반적이다. "그들은 개선, 적용 또는 평가를 더 많이 가리키는 동사로 거의 완전히 대체되었다"고 Park와 그의 동료들은 설명했다.

▲ 매우 파괴적인 작업 보존. 이 그림은 CD5의 네 가지 범위에 걸쳐 파괴적 논문(a, n = 5,030,179) 및 특허(b, n = 1,476,004)의 수를 보여준다(CD5 값이 [−1.0, 0 범위에 있는 논문 및 특허)은 그림). 라인은 CD5로 측정된 다양한 파괴 수준에 해당. 매년 출판되는 논문과 특허의 수가 상당히 증가했음에도 불구하고 상대적으로 평평한 빨간색, 녹색 및 주황색 선에서 알 수 있듯이 파괴적인 논문과 특허의 수에는 거의 변화가 없다. 이 패턴은 혁신 활동의 둔화에 대한 총체적 증거와 많은 과학 및 기술 분야에서 겉보기에 주요한 돌파구를 동시에 관찰하는 데 도움이 된다. 삽입된 도표는 시간 경과에 따른 분야별 가장 파괴적인 논문 및 특허(CD5 값 >0.25로 정의됨)의 구성을 보여준다. 매우 파괴적인 논문과 특허의 절대적인 수에서 관찰된 안정성은 이러한 작업을 생성하는 데 책임이 있는 기본 과학 및 기술 분야의 상당한 변동에도 불구하고 유지된다. '생명과학'은 생명과학 및 생물의학 연구 분야를 의미. '전기'는 전기 및 전자 기술 범주. '의약품'은 의약품 및 의료 기술 범주. '컴퓨터'는 컴퓨터 및 통신 기술 범주를 나타낸다.

큰 도약 대신 작은 발걸음

전반적으로 과학과 기술의 강조점은 혁신에서 통합으로 바뀌었다. 새로운 지식은 큰 "강타"를 통해서가 아니라 많은 작은 발전을 통해 점진적으로 달성된다. 박의 동료인 러셀 펑크는 "균형이 바뀌었다"고 말했다. "점진적인 혁신이 지배적일 때 과학을 발전시키는 돌파구를 달성하는 데 더 오래 걸린다.”

그러나 이 모든 것이 더 이상 획기적인 새로운 발견이나 발명이 없다는 것을 의미하지는 않는다. 그 점유율이 감소했다. 과학자들은 "중력파의 최초 탐지 또는 코로나 백신 개발과 같은 중요한 돌파구는 따라서 혁신 활동의 둔화와 일치하지 않는다"고 강조했다.

▲ 시간 경과에 따른 고품질 과학의 CD 인덱스. (출처:관련논문 Papers and patents are becoming less disruptive over time / nature)

원인은 

획기적인 혁신의 비중이 감소한 이유는 무엇일까? "기후 변화에서 의학, 우주여행에 이르기까지 우리 시대의 시급한 문제에 대한 해결책이 엄청나게 필요하다"고 Funk는 말한다. "따라서 파괴적 혁신에 대한 잠재력이 여전히 크다는 것은 분명하다.“

연구자들은 젊은 과학자들이 가능한 한 빨리 많은 것을 발표해야 한다는 압력인 "출판이 아니면 소멸"이라는 현재의 원칙에서 가능한 원인을 본다. "가능한 한 빨리 기사를 연달아 게시하려고 하면 오프라인 연구를 수행하고 획기적인 혁신으로 이어질 수 있는 큰 문제에 대해 생각할 시간이 줄어든다"고 Park은 말했다. 

▲ 그림 6 | 논문과 특허는 기존의 좁은 부분을 사용하고 있다. 지식. a–f, 기존 과학의 다양성 수준의 변화 및 논문간 기술지식 활용 (a, n = 264 WoS 연구영역 × 년 관찰; b 및 c, n = 24,659,076 논문) 및 특허(d, 229 NBER 기술 카테고리 × 년 관측; e 및 f, n = 3,912,353 특허) 기반 다음 측정에 대해: 인용된 작업의 다양성(a 및 d), 평균 자기 인용(b 및 e) 및 인용 작업의 평균 연령(c 및 f). 음영 밴드 (b,c,e 및 f)는 95% 신뢰 구간에 해당합니다. 의 삽입 플롯 및 d 가장 많이 인용된 상위 1% 논문에 대한 인용 비율의 변화를 보여준다.

사실, 그들의 평가는 전문 기사에 인용된 출처가 훨씬 더 다양하고 광범위한 주제에 걸쳐 퍼져 있음을 보여준다. "오늘날 과학자와 발명가는 점점 더 항상 동일한 이전 작업을 인용한다"고 팀은 보고했다. "이는 현재의 발견과 발명이 과거보다 기존 지식의 좁은 부분에 기반하고 있음을 나타낸다." 그러나 이렇게 자신의 전문 분야로 초점을 좁히면 다른 영역의 충동이 차단되고 따라서 혁신력도 차단된다.

양보다 질에 더 집중

박과 그의 동료들에 따르면, 젊은 과학자들에게 연구하고 실험할 시간을 더 주는 것이 이치에 맞을 것이다. "대학은 양보다 연구 및 출판물의 질에 대해 보상해야 한다"고 팀은 말했다. 광범위한 연구에 더 많은 시간을 할애하고 새로운 아이디어와 기술을 시도하는 것도 파괴적 혁신을 촉진할 수 있다.

연구원들은 "파격적인 과학과 기술이 덜해진 이유를 더 잘 이해하면 미래 과학과 기술을 촉진하는 데 시급히 필요한 전략을 재고할 수도 있다"고 말했다.
(Nature, 2023; doi: 10.1038/s41586-022-05543-x)
출처: Nature, University of Minnesota

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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