推动跨学科研究，什么样的科研资助更有效？

原创 郭瑞东 集智俱乐部

导语

复杂世界遇到的问题，需要跨学科研究来解决，但跨学科研究也是一场冒险。近日，王大顺团队的一项研究发现，1985-2009年间，论文的跨学科性持续增加，而跨学科论文往往具有更高的影响力，但矛盾的是，跨学科资助却并不能推动高水平论文的产出，单一学科资助反而更有利于推动跨学科进展。

那么到底该如何推动突破性的跨学科研究呢？吴令飞等人关于团队科学的另一项新研究发现，由通才组成的团队比由专才组成的跨学科团队更具有创新能力

关键词：科学学，跨学科研究，科研基金，团队科学

郭瑞东 | 作者

梁金 | 审校

论文标题：
Interdisciplinary Papers Supported by Disciplinary Grants Garner Deep and Broad Scientific Impact
论文地址：
https://arxiv.org/abs/2303.14732

1. 如何推动跨学科研究

科学研究被分为不同学科，是近代之后才出现的。然而现实世界的复杂性，决定了我们无法使用单一学科的方法与工具来解释，而需要结合多学科知识。跨学科研究近年来的兴起正反映了这一趋势（图1）。而复杂科学，正是一类典型的跨学科研究。

图1：不同年份论文的跨学科指数（根据引用计算得出）曲线，红线为有基金支持的研究，绿线为全部研究，可以看到 1985-2009 年间，论文跨学科性持续增加，而获得资助的研究这一趋势更明显。

伴随着跨学科研究成果越来越多，科研基金对跨学科研究也越来越重视。有的基金专门针对跨学科研究，而另一些基金则专注于单一领域，上述两类基金，哪一种能够更有效地孵化出数量更多、质量更高的跨学科研究成果呢？什么样的团队更有可能诞生跨学科的新知？回答这些问题将帮助揭示成功的跨学科研究的本质特征，并有助于科研管理者更好地利用有限的资助。

2. 矛盾的模式：

跨学科资助并不能增加高水平论文产出

根据1985-2009年间，来自26个国家164所资助机构的35万份资助申请文档，结合130万篇标注了资助基金的论文摘要，作者定义了量化评估一项研究或基金多样性的方法（图2）。

图2. 研究方法概述。根据标注学科的研究论文，计算不同学科的词频及 LDA，得到每个学科的关联词汇的鲁棒表征（b，c）；之后根据论文引用文献与被引用情况，分别计算研究成果的跨学科得分（d）；根据不同学科的词汇特征，可计算学科间的相互距离（e）；最后根据科研资助文档的多样性，计算其跨学科得分（f）。

基于上述方法，可以按照跨学科程度，将论文/基金分为10档，研究论文的跨学科性与资助的跨学科性之间的关系。

结果发现，资助基金的跨学科指数越高，其产出论文的跨学科指数也越高（图3b）。如果一篇论文的引用量成为最高的5%，视作高水平研究。由此作者考察了跨学科程度和论文影响力的关系，发现论文的跨学科程度越高，成为高水平论文的概率越大（图3c）。

图3. 论文的跨学科性与资助的跨学科性的关系

然而另一方面，考察不同跨学科程度的资助所产出的研究，会发现资助基金的跨学科性越高，产出的论文在数量（图3d）与质量（图3e）上都显著下降。这意味着相比同样资助金额的单一学科研究，跨学科资助的产出更低。

上述两个结果指向不同的趋势，表现出相互矛盾的模式，由此带来了更多问题：科研管理者该如何才能促成高水平的跨学科研究？

3. 高水平跨学科研究来自单一学科基金资助

解释上述矛盾观察的关键，在于将研究的跨学科程度与资助的跨学科程度视作独立的指标，计算不同组合下论文成为高水平研究的概率（图4a）。可以看到，顶尖论文概率最高的是左上角，即那些由单一学科基金资助的跨学科研究。

当考虑不同引用量之后（即只考虑那些引用率 0-20%，20-40%... 的研究），发现不论哪一档次的成果，资助跨学科性越高，成为顶尖论文的概率越低（图4b，图5）。

图4. (a）论文和资助在不同跨学科程度的组合下，论文是顶尖论文的概率。(b）控制论文的引用数，资助的跨学科性降低了论文成为顶尖论文的概率。

图5. 图中上层是跨学科研究，下层是单一学科研究；左侧是单一学科基金，右侧是跨学科基金。（左上）来自单一学科基金资助的跨学科研究，能获得与均值相当的本学科引用，以及更多的来自其它学科引用。（左下）而来自单一学科基金资助的单一学科研究，在本学科能获得主场优势，获得更多引用，但获得的来自其它学科的引用更少。（右上）由跨学科基金资助的跨学科研究，（右下）由跨学科基金资助的单一学科研究。

作者还考虑了科研资助的金额与跨学科程度的关系，发现跨学科程度越高，资助金额也越高（图6a）。这意味着跨学科资助比同等程度的单一学科资助产出成果更少，不是由于资助金额的差异。当只考虑高资助金额时（图6b），跨学科资助促成的成果在数量和质量上也更低。

图6. （a）资助金额与资助基金跨学科性的关系，（b）只考虑资助金额高的基金（最高的10%），（c）与只考虑资助金额中等的基金时（中间10%），资助跨学科程度与产出论文数的关系。

该研究还考察了那些由多个基金资助的研究，发现来自两个相近的单一学科基金资助的研究，成为顶尖研究的概率最大，之后依次是来自两个差异较大的单一学科基金资助的研究，来自两个相似的跨学科基金资助的研究，以及来自两个差异较大的跨学科基金资助的研究。

图7. 多个基金资助的研究成为顶尖研究的概率，与资助机构的关系

4. 什么样的团队更能推动跨学科创新？

这项研究发现：在产生关键的跨学科进步方面，相比跨学科资助，来自单一学科的资助能够用更少的资源产出更多成果。尽管该研究是基于相关性而非因果性，但其与之前的研究结果“聚焦专业的研究有更大影响力”相契合。

文章题目：Nature’s reach: narrow work has broad impact

文章地址：https://www.nature.com/articles/d41586-019-03308-7

那么从构建团队角度，如何组织团队才能更有效地推动跨学科的突破性研究呢？近日吴令飞团队一篇关于通才与专才的研究，在此前研究——团队中增加更多专家并不一定导致更多突破性的想法——的基础上，探讨科学家如何能够有效地交流、融合、在团队中创造跨学科的突破性想法。

通过比较由多面手和专家组成的团队之间的创新成效，发现跨学科团队的创造性比单一学科团队更低，但由通才组成的团队，产生突破性研究的概率更高（图8）。从这个角度而言，铁匠、泥瓦匠、木匠聚集起来，也无法成为达·芬奇一样的文艺复兴通才。

论文题目：Replacing the Renaissance Man: Are Teams More than the Sum of Their Parts?

论文地址：https://arxiv.org/abs/2304.14518

图8：团队组成与研究突破性的关系

结合前文详细介绍的王大顺团队工作，这些研究指出学者扩展自己，和其他学科研究者合作，能够产出更多高水平且具有突破性的成果。在这个日益专业化的时代，通才在科研团队中具有重要意义。

学者简介

王大顺，美国西北大学凯洛格商学院教授、科学与创新科学中心创始主任

相关研究报道

吴令飞，美国匹兹堡大学计算机与信息学院的助理教授，集智科学家

原标题：《推动跨学科研究，什么样的科研资助更有效？》

阅读原文