?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Обзор: Динамика развития науки (несколько сумбурная предварительная версия, кажется не выкладывал ещё)

Есть две точки зрения на современную науку – одна из них, что наука находится в кризисе, а другая – что она продолжает экспоненциальный рост. Сторонники теории кризиса указывают на прекращение экспоненциального роста числа научных сотрудников в 1960-70-е годы, резкое падение числа фундаментальных открытий в ряде наук, снижение общественного интереса, престижа науки и её финансирования.
Очевидно, что снижение видимой результативности науки связано с исчерпанием числа легкодоступных открытий. Например, большинство химических элементов было открыто в 19 веке, и с тех пор число новооткрытых элементов неуклонно снижается. Это можно было бы принять за кризис химии, но на самом деле это означает только переход химии на исследование более сложных проблем. Вторая сложность науки в том, что быстрее исчерпываются те открытия, которые лежат на поверхности, и которые с одной стороны, очевидны, а с другой стороны, открытие которых дешевле как в плане денег, так и в плане количества необходимой обработки информации, то есть их интеллектуальной сложности. Примером такого сложного открытия является обнаружение тёмной энергии в 1990-е годы, которое как потребовало запуска дорогостоящих спутников, так и обработке большой массы информации по сверхновым. Даже теоретические модели в современной физике становятся столь сложны, что их с трудом может понять один человек (теория струн). Наконец, явления, которые легче заметить, легче и применить на практике – и их открытие становится более заметным и значимым для широких масс. Например, открытие деления ядра воспринимается как более значимое, чем открытие тёмной энергии.


Тем не менее, разумно ожидать, что количество проявленных фундаментальных законов вселенной конечно, равно как конечно и число основных типов живых существ, продолжающих существовать в земной биосфере. И завершение их познания говорит не о проблемах науки, а наоборот, о совершенстве созданного инструмента познания. И если число основных законов конечно, то сложность по обнаружения последних законов экспоненциально растёт. Например, если существует в земной биосфере новый класс животных, который представители которого сохранились на одном дереве в Южной Америке, то открыть его будет очень не просто.
Однако наука состоит не только из открытия, но и из изобретения, то есть не только в обнаружении новых единиц в природе, но и в поисках всё более сложных комбинаций уже существующих единиц, которые отвечают заранее заданным свойствам. Очевидно, что эффективное комбинирование возможно только тогда, когда составлен почти полный список базовых элементов. Таков, вероятно, прогресс в химии: от выделения базовых элементов к созданию всё большего количества всё более сложных веществ, всё точнее соответствующих заданным функциям.
Это следование эры изобретений за эрой открытий приводит к тому, что всё больший прогресс смещается от собственно науки к технологиям. Число возможных изобретений неограниченно количественно, как число фундаментальных законов, но и они имеют свои ограничения. Например, они имеют теоретические пределы: скорость света, второй закон термодинамики. Кроме того, может снижаться экономическая и практическая отдача от изобретений, или расти трудности их внедрения.
Экспоненциальный количественный рост науки не может продолжаться бесконечно: при периоде удвоения числа статей в 10 лет через 2000 лет на каждый атом в Солнечной системе будет приходиться по научной статье. Очевидно, что реальный предел будет достигнут гораздо раньше. Основной вопрос состоит в том, пройден ли пик научного знания, или основная масса существенно важных изобретений ещё не сделана?
Мы полагаем, что наиболее значимые в человеческой истории изобретения ещё впереди и они будут доведены до практического воплощения. Общим основанием для этого мнения является то, что похожие изобретения уже достигнуты живой природой (интеллект и наноустройства).
Наиболее быстрый экспоненциальный рост науки наблюдался до конца 1960-х годов. С 1940 по 1965 год расходы на НИОКР в США выросли с 0.6 % до 2.8 %. (Налимов, «Наукометрия») И это понятно, так как именно после второй мировой войны стало очевидно, что успехи в науке являются источником военной силы государства. В некотором смысле атомная бомба показала путь от самых фундаментальных открытий до мирового господства. И если бы эта тенденция продолжилась, то к 2000 году доля расходов на науку и технологии превысила бы ВВП США. Очевидно, это невозможно. И действительно, начиная с 1960-х доля расходов США на НИОКР балансирует около 3% ВВП – но сам ВВП растёт (или рос до 2009 года, когда случился спад) с периодом удвоения около 15-20 лет.
В 2007 на НИОКР тратилось в мире 962 млрд. долларов, треть в США от этого, треть в Европе и треть в Азии.
В США 2,6 процента ВВП (373 млрд. долларов 2007) приходится на НИОКР, из них около одного процента приходится на расходы федерального правительства http://www.aaas.org/spp/rd/guiintl.htm, и эта доля примерно постоянна (но немного снизилась с 1,2 процента до одного процента) с семидесятых годов.
Из этой доли расходов правительства треть (47 млрд.) приходится собственно на Рисерч, а две трети на «девелопмент». Военный заказ составил шестьдесят процентов от федерального НИОКР.
В самой науке действовал закон экспоненциального роста числа научных журналов в течении 300 лет с первого журнала в 1665 году с периодом удвоения в 15 лет. После 1960-х годов произошло некоторое замедление периода удвоения числа учёных и научных статей. При этом сама пропорция сохранялась: на 10 учёных приходится примерно одна статья в год (но число коллективных статей растёт, в результате чего отдельно взятый учёный публикуется чаще, чем раз в десять лет). Так в 1988 году было опубликовано около 460 000 статей, в 2008 —760 000 статей, из чего следует период удвоения примерно 24 года. Число учёных в США выросло с 1900 до 1950 годы со 100 000 до 1 млн., а с 1950 до 2010 – до 2 млн. То есть в первой половине века оно выросло в 10 раз, а во второй – только в два раза. Сейчас в мире всего 5,8 млн. учёных. Отчасти это компенсируется ростом числа учёных в высоко населённых странах Азии. Если 1% населения мира станет учёными (пропорция развитых стран), то это будет 70 млн. человек против нынешних 5,8 млн. Из этого следует, что объём науки может вырасти ещё в 10 раз при сохранении нынешних экономических трендов.
Эту тенденцию замедления науки отметили ещё в 1960-е годы С. Лем и В.В. Налимов, которые предположили, что экспоненциальный рост должен перейти в логистическую S-образную кривую насыщения. Это снижение связано с невозможностью тратить больше на науку, со снижением общественного интереса, с прекращением холодной войны и с крахом советской науки. Мы обсудили многие из этих причин в разделе «Тормоза прогресса». Задача нового ускорения науки неразрешима без создания ИИ или резкого роста объёма экономики за счёт нанотехнологий или бесплатной энергии. Фактически, можно утверждать, что наука продолжает развиваться, выделив внутри себя экспоненциально растущее ядро, которое должно привести к этим целям (NBIC-технологии – и их рост не удивителен, так как они экономически оправданы), и направления, которые заброшены в гораздо больше степени, и за счёт которых остаются ресурсы для экспоненциального роста в прорывных направлениях (это космонавтика, ядерная физика и т. д.)
Время этого перехода в науке примерно совпадает со временем начала замедления роста населения Земли и замедления темпов роста в ведущих странах мира.
Количество учёных в мире:

Год Число учёных Число публикаций, статей в год Источник:


1850 10 000 в США Китайгородский «Невероятно, но не факт».
http://www.school4you.ru/uchebniki/Fizika/Neveroyatno-ne_fact.rtf

1900 100 000 в США
1950 1 млн. в США
1988 ----------460 000
1991 --------- - 454 000 Юнеско http://www.unesco.org/science/psd/publications/science_report2005.pdf

2001 --- ------- 600 000 Юнеско http://www.unesco.org/science/psd/publications/science_report2005.pdf

2002 5,8 млн.
2007 7,1 млн. основной прирост за счёт развивающихся стран Юнеско, http://www.unesco.org/new/ru/media-services/single-view/news/number_of_researchers_in_developing_countries_is_rising_according_to_unesco_study_but_women_resear/

2008 -----------------760 000


"Общемировое число ежегодно публикуемых статей неуклонно растет». http://elementy.ru/news/431243
Цена подписки на журналы растёт быстрее, скорости инфляции, в результате чего библиотеки вынуждены отказываться от подписки на некоторые журналы. Дело в том, что большинство престижных журналов скуплено издательскими домами, которые получают с них высокую прибыль, не платя ни за статьи, ни за рецензии.
Число журналов постоянно растёт, а бюджеты библиотек не растут. Стоимость статьи онлайн больше, чем стоимость печатной версии (30 долларов за статью против десяти за весь печатный номер). Менее жёсткой является ситуация в областях, которые представляют собой чисто академический интерес в астрофизике, например. У них есть система archive.org открытой публикации препринтов. Но в прикладных областях – нано, био – доступ к статья более коммерциализирован – а ведь именно эти области нужны для технологического прорыва. Конечно, успешные специалисты или крупные фирмы могут позволить себе покупать все профильные журналы, но в целом это замедляет процесс обмена информации.

Comments

turchin
Jun. 30th, 2010 06:36 pm (UTC)
да и некоторые научные процессы просто невозможно ускорить, сколько денег не вылей. например, изучение циклов солнечной активности итд.

Latest Month

May 2019
S M T W T F S
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031 

Tags

Page Summary

Powered by LiveJournal.com
Designed by Lilia Ahner