Verliert die Wissenschaft ihre Innovationskraft? – Anteil bahnbrechender Entdeckungen und Patente nimmt immer weiter ab

Weniger echte Innovationen: Wissenschaft und Technik bringen heute weniger bahnbrechende Entdeckungen und Erfindungen hervor als vor mehr als 60 Jahren. Der Anteil wissenschaftlicher Artikel und Patente, die Paradigmenwechsel bewirken und die Forschung in völlig neue Richtungen lenken, ist deutlich zurückgegangen, wie eine Analyse im Fachblatt „Nature“ zeigt. Stattdessen wird Wissen oft nur vertieft und erweitert. Aber was ist der Grund für diesen Rückgang disruptiver Innovationen?

Ob Relativitätstheorie, DNA-Struktur oder Transistor: Bahnbrechende Entdeckungen, Erkenntnisse und Erfindungen sind meist disruptiv – sie stellen bisherige Theorien auf den Kopf, verändern unser Weltbild und lenken die technologische Entwicklung in neue Bahnen. Sie machen frühere Annahmen und Technologien oft obsolet. Aber auch Wissenschaft und Technik profitieren von der Festigung von Wissen – Entdeckungen oder Erfindungen, die Bestehendes erweitern, vertiefen oder verbessern.

„In einem gesunden wissenschaftlichen Ökosystem gibt es eine Mischung aus disruptiven Entdeckungen und konsolidierenden Verbesserungen“, erklären Michael Park von der University of Minnesota in Minneapolis und seine Kollegen. „Die letzten Jahrzehnte haben ein exponentielles Wachstum neuer wissenschaftlicher und technologischer Erkenntnisse gebracht und damit beste Voraussetzungen für bedeutende Fortschritte.“

Suche nach Schlüsseln in Patenten und Veröffentlichungen

Doch disruptive Innovationen sind mittlerweile Mangelware, wie die Analyse von Park und seinem Team nun zeigt. Für ihre Studie werteten sie mehr als 45 Millionen wissenschaftliche Publikationen und 3,9 Millionen Patente von 1945 bis 2010 aus. Um den Innovationsgrad zu ermitteln, untersuchten sie die Zitierpraxis fünf Jahre nach der Veröffentlichung des betreffenden Artikels oder Patents. Die Idee dahinter: Wenn eine Entdeckung bisheriges Wissen widerlegt oder eine Technologie obsolet macht, werden spätere Veröffentlichungen dieses veraltete Wissen nicht mehr zitieren.

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Ein Beispiel dafür: Nachdem Watson und Crick die Struktur der Doppelhelix der DNA bewiesen hatten, geriet das damit widerlegte Dreistrangmodell von Linus Pauling in Vergessenheit und wurde kaum noch zitiert. „Wenn andererseits ein Dokument oder Patent konsolidiert wird, werden spätere Veröffentlichungen auch eher die Vorgänger dieser Arbeit zitieren“, erklären die Forscher. Basierend auf diesen Analysen ordneten sie allen untersuchten Arbeiten einen Index zu, der von maximaler Verfestigung (minus 1) bis maximaler Störung (plus 1) reichte.

Innovationsindex
Der Innovationsgrad technischer Artikel und Patente von 1945 bis 2010. © Universität von Minnesota

Weniger bahnbrechend in allen Bereichen

Das Ergebnis: Obwohl die Zahl der Patente und Veröffentlichungen in den letzten 60 Jahren zugenommen hat, werden sie weniger disruptiv und bahnbrechend. „Wir stellen fest, dass Papiere und Patente zunehmend mit der Vergangenheit brechen und Wissenschaft und Technologie in neue Richtungen lenken“, berichten Park und seine Kollegen. Dies gilt für alle Bereiche und Disziplinen. Dieser Trend findet sich auch in hoch bewerteten Fachzeitschriften wie „Nature“, „Science“ und Co, aber auch in spezialisierteren Zeitschriften wieder.

Konkret zeigten die Analysen, dass der Innovationsindex wissenschaftlicher Publikationen seit 1945 um 91,9 bis 100 Prozent zurückgegangen ist. In der Physik beispielsweise sank der Wert des Index von 0,36 auf 0, in den Sozialwissenschaften von 0,52 auf 0,04. Ähnlich verhält es sich bei den Patenten, wo der Anteil der großen Entdeckungen weiter abnimmt. So sank der Innovationsindex im Bereich Computer und Kommunikation um 78,7 Prozent, bei Arzneimitteln und anderen medizinischen Patenten um bis zu 91,5 Prozent.

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Dieser Rückgang der Innovationskraft spiegelt sich auch in anderen Parametern wider, wie zusätzliche Analysen zeigten: Neue Wortschöpfungen und Fachbegriffe tauchen in heutigen Publikationen und Patenten seltener auf als früher. Wörter und Sätze, die sich auf Entdeckungen oder neues Wissen beziehen, sind ebenfalls weniger verbreitet. „Sie wurden fast vollständig durch Verben ersetzt, die sich eher auf Verbesserung, Anwendung oder Bewertung beziehen“, erklären Park und seine Kollegen.

Kleine Schritte statt große Sprünge

Insgesamt hat sich der Schwerpunkt in Wissenschaft und Technologie von Innovation auf Konsolidierung verlagert. Neues Wissen wird schrittweise durch viele kleinere Fortschritte erreicht und nicht durch große “Knalle”. „Die Balance hat sich verschoben“, sagt Parks Kollege Russell Funk. „Wenn jedoch inkrementelle Innovationen dominieren, brauchen bahnbrechende Entdeckungen, die die Wissenschaft voranbringen, länger.“

All dies bedeutet jedoch nicht, dass es keine bahnbrechenden Neuentdeckungen oder Erfindungen mehr gibt – ihr Anteil ist jedoch gesunken. „Signifikante Durchbrüche wie der erstmalige Nachweis von Gravitationswellen oder die Entwicklung von Corona-Impfstoffen stehen daher nicht im Widerspruch zu einer Verlangsamung der Innovationstätigkeit“, betonen die Forscher.

Was sind die Ursachen?

Aber warum ist der Anteil disruptiver Innovationen zurückgegangen? An fehlenden Herausforderungen und ungelösten Fragen kann es nicht liegen: „Der Bedarf an Lösungen für die drängenden Probleme unserer Zeit – vom Klimawandel über die Medizin bis hin zur Raumfahrt – ist riesig“, sagt Funk. „Damit ist klar, dass es noch viel Potenzial für disruptive Innovationen gibt.“

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Was kommt als nächstes Wissenschaftler sehen eine mögliche Ursache im aktuellen „Publish or Perish“-Prinzip – dem Druck auf junge Wissenschaftler, so viel wie möglich und so schnell wie möglich zu veröffentlichen. „Wenn Sie versuchen, Artikel für Artikel so schnell wie möglich zu veröffentlichen, haben Sie weniger Zeit, um offline zu recherchieren und über die großen Probleme nachzudenken, die zu bahnbrechenden Entdeckungen führen können“, sagt Park.

Ihre Auswertungen zeigen, dass die in Fachartikeln zitierten Quellen früher viel vielfältiger und thematisch breiter gefächert waren. „Wissenschaftler und Erfinder zitieren heute zunehmend dieselben früheren Arbeiten“, berichtet das Team. „Es zeigt, dass aktuelle Entdeckungen und Erfindungen auf einem engeren Ausschnitt des vorhandenen Wissens basieren als früher.“ Eine solche Verengung des Fokus nur auf das eigene Spezialgebiet hemme jedoch Impulse aus anderen Bereichen und damit Innovationskraft.

Setzen Sie mehr auf Qualität statt Quantität

Laut Park und seinen Kollegen wäre es sinnvoll, jungen Wissenschaftlern mehr Zeit zum Forschen und Ausprobieren zu geben. „Universitäten sollten Qualität von Forschung und Veröffentlichungen statt Quantität belohnen“, argumentiert das Team. Mehr Zeit für umfangreiche Forschung und Erprobung neuer Ideen und Technologien könnte auch disruptive Innovationen fördern.

„Wenn wir besser verstehen, warum disruptive Wissenschaft und Technologie zurückgegangen sind, können wir auch die Strategien überdenken, die dringend benötigt werden, um zukünftige Wissenschaft und Technologie zu unterstützen“, sagen die Forscher. (Nature, 2023; doi: 10.1038/s41586-022-05543-x)

Quelle: Natur, Universität von Minnesota

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