География мировой науки: три главных тренда

Наука долгое время была сосредоточена преимущественно в развитых странах, прежде всего в США. Однако глобальный научный ландшафт претерпевает глубокую трансформацию, следует из «географической карты» мировой науки за последние четыре десятилетия.

«Карту» составили исследователи Абхишек Нагарадж из Калифорнийского университета в Беркли и Рандол Яо из MIT, используя данные о 44 млн научных публикаций, вышедших за 1980–2022 гг. практически во всех англоязычных журналах (около 12000) по всем научным дисциплинам.

США за это время уступили лидерство Китаю по доле публикаций, в том числе в ведущих мировых научных журналах. Однако это не привело к соразмерному сдвигу в глобальном распространении и интеграции научных знаний, обнаружили авторы.

Передовые исследования по-прежнему непропорционально сосредоточены на темах, актуальных для США и других развитых стран; и в самых прорывных исследованиях США сохраняют мировое лидерство. Цитирование же китайских исследований, даже передовых, сосредоточено преимущественно в самом Китае.

Это говорит о том, что «демонополизация» науки и рост новых мировых научных центров сопровождаются ее фрагментацией, а не интеграцией.

Что еще показала «географическая карта» науки 1980–2022 гг.: «Эконс» суммировал основные выводы исследования – о том, кто производит знания и в каких областях науки и кто их потребляет.

Тренд 1: сдвиг в производстве научных знаний

Все публикации авторы относят к пяти регионам: США, страны ЕС с высоким уровнем дохода, прочие развитые страны, Китай и прочие развивающиеся страны. Для межрегиональных коллабораций используется равномерное распределение: например, если у публикации четыре автора из четырех разных регионов, то каждому региону будет «засчитано» по 0,25 публикации.

• В целом за последние 40 лет 70% всех научных публикаций произведены в развитых странах, в том числе в США – 23%, в странах Евросоюза с высоким уровнем дохода – 30%.
• Это доминирование особенно выражено на переднем крае науки, где на США приходится 38% публикаций в ведущих журналах (топ-5%) и 49% прорывных работ по всем дисциплинам (топ-0,1%) за весь период выборки. Совокупно на развитые страны приходится почти 90% всех прорывных научных исследований за 1980–2022 гг.
• Но за это время произошел колоссальный сдвиг в географии производства науки (см. инфографику выше). С 1980 по 2022 г. доля США в мировых научных публикациях упала с 40% до 15%, Китая – взлетела с почти нуля до 32%, превзойдя доли США и ЕС. На Китай в том числе приходится порядка 35% высококачественных публикаций (топ-5% журналов) и 23% прорывных работ (топ-0,1% публикаций). Этот рост обусловлен не только увеличением числа исследователей, но и повышением их индивидуальной производительности и не связан с сотрудничеством китайских ученых с западными (см. ниже, как получен такой вывод).
• Другие развивающиеся страны также увеличили долю публикаций до совокупных 21%, превзойдя США и фактически сравнявшись с долей стран ЕС с высоким доходом.
• В 1980 г. в топ-10 стран по числу научных работ развивающийся мир был представлен только Индией, занимавшей 8-е место. Китай вошел в топ-10 около 1990 г., в 2005-м поднялся на второе место, а в 2020 г. стал лидером, оттеснив США. За это же время Индия поднялась на 3-е место. В 2020 г. в десятку также вошла Россия – на 8-м месте (2,7% всех мировых научных публикаций; см. график ниже). 

• Такой же сдвиг произошел в публикационной активности в ведущих топ-5% журналов. Доля США с 1980 по 2022 г. сократилась более чем вдвое с 60% до 25%, сравнявшись с долей ЕС, которая с 1980 г. практически не изменилась (хотя возрастала до более 30% с середины 1990-х по 2010-е гг.).
• На Китай в 2000 г. приходилось менее 3% работ в ведущих мировых журналах, в 2022 г. его доля (35%) превысила доли и США, и ЕС. 

Эти тенденции противоречат устойчивому мнению о низком качестве китайских исследований, отмечают авторы (см. врез ниже). Данные свидетельствуют о явном наверстывании упущенного, отражая быструю индустриализацию Китая, масштабные инвестиции в высшее образование и исследовательскую инфраструктуру, а также стратегическое внимание к науке и технологиям как к национальным приоритетам. 

• Однако другим развивающимся странам не удается повысить качество своих научных работ. В 2022 г. 21% всех публикаций был выполнен исследователями из развивающихся стран (против около 8% в 1980 г.), но лишь 5% – в ведущих научных журналах. И эта цифра практически не изменилась за последние 40 лет. 

Это выявляет резкое несоответствие между количеством и качеством исследований в развивающихся странах. В то время как общий объем публикаций существенно вырос, производство высококачественной науки стагнировало, отражая высокие барьеры для входа в науку высшего уровня, которая требует значительно больше ресурсов, человеческого капитала и доступа к глобальным исследовательским сетям.

• Несмотря на успехи Китая, на фронтире науки по-прежнему доминируют США и в целом развитые страны. К 2022 г. доля США в прорывных публикациях (топ-0,1%), хотя и снизилась за прошедшие четыре десятилетия почти вдвое, оставалась наибольшей – 34%. Еще почти 27% приходилось на страны ЕС.
• Совокупно все развитые страны производят порядка 70% прорывных научных исследований. Китай – 23%, а остальные развивающиеся страны – еще около 7%.

Тем не менее это также констатация мощного рывка китайской науки: в 2022 г. почти каждое четвертое исследование в мире, находящееся на фронтире науки, выполнено в Китае, против менее 2% всего два десятка лет назад.

Как «проверяли» Китай

Количество не означает качества, и авторы дополнительно проверили, подкреплен ли рост объема китайских исследований повышением их научной ценности.

Во-первых, авторы не просто подсчитали все публикации и все цитирования, в том числе выделив два элитных уровня – публикации в топ-5% мировых журналов и топ-0,1% самых прорывных исследований. Для китайских работ они отдельно составили подвыборку, исключавшую межрегиональные коллаборации. Тренд роста Китая оставался практически идентичным как на выборке с коллаборацией, так и без. Это означает, что росло не просто количество, но и качество работ и что рост качества обеспечен повышением внутренней экспертизы, а не является исключительно следствием сотрудничества с учеными развитых стран.

Во-вторых, далее рост публикаций разложили на две составляющие: рост числа исследователей и рост числа работ в расчете на исследователя. Повлияли оба фактора, но рост продуктивности был значительным. Так, в 2022 г. доля китайских исследователей в полной выборке работ составила 18%, а в работах из топ-5% журналов – 26%. Это означает, что рост числа исследований вызван не только ростом числа исследователей.

В-третьих, наука в Китае очень специализированна. В инженерии, физической химии, материаловедении более половины китайских работ – прорывные. В то же время в других областях (социальные науки, медицина) Китай показывает низкое соотношение качества к количеству. Эта избирательность подтверждает селективный, а не «тотальный» характер развития наук в Китае, обусловленный перераспределением ресурсов в пользу дисциплин, признанных стратегически приоритетными.

При этом китайские исследования вдвое чаще цитируются в самом Китае, чем в остальном мире (подробнее об этом в тексте ниже), включая даже отнесенные к прорывным. Однако это говорит не о росте за счет «самоцитирований», а об относительно замкнутой научной экосистеме. И выявляет одну из главных проблем: фрагментацию глобального научного знания. 

Тренд 2: усиление региональной специализации по областям науки

Авторы поделили все исследования на 22 области (субдисциплины), сгруппированные в шесть дисциплинарных категорий. Различия в динамике исследований как по дисциплинам, так и по регионам отражают, как страны конкурируют между собой и выстраивают приоритеты.

• В 1980 г. США доминировали почти во всех областях наук. Развитые страны Европы также занимали существенные позиции, оставаясь второстепенным игроком. Однако со временем и ЕС, и Китай превзошли США в качестве ведущих центров науки в большинстве областей (см. инфографику выше).
• Китай лидирует в инженерных, химических, информационно-вычислительных науках. США сохраняют лидерство в математике, биомедицине и медицинских науках, биологии и психологии. ЕС превзошел США в большинстве областей социальных наук, искусства и гуманитарных дисциплин.

Это расхождение отражает принципиально разные стратегии развития: в то время как США сосредоточили свои научные достижения в областях, связанных со здравоохранением и науками о жизни, Китай фокусируется на дисциплинах, связанных с его целями промышленного и технологического развития.

• Качество исследований США неизменно доминирует над количеством практически во всех областях знаний (см. график ниже). Например, среди всех публикаций по математике на США приходится 12%, а в топ-5% журналов – более 40%. Для публикаций исследователей из ЕС наблюдается схожая, хотя и более скромная тенденция: по большинству субдисциплин качество доминирует над количеством.
• В Китае тенденция противоположная. Высокие показатели качества исследований – в нескольких субдисциплинах: в сфере сельского хозяйства, ветеринарии и наук о питании (где на долю Китая приходится почти 60% статей в ведущих научных журналах при 30% общего числа публикаций по этой теме), а также в уже упомянутых инженерии, химических, информационных и вычислительных науках. Однако в других областях объем публикаций Китая остается непропорционально смещенным в сторону менее значимых научных исследований.
• Публикации остальных развитых стран в целом сбалансированы по качеству и количеству. А у остальных развивающихся стран «объем производства» научных исследований существенно превышает научную значимость этих работ. 

В целом показатели «количества и качества» научных исследований демонстрируют существенную асимметрию в глобальной науке: очень высокое (в соотношении с количеством) качество работ США, сохраняющих статус передового глобального научного центра; баланс качества и количества работ в развитых странах; «избирательное качество» китайских исследований; и значительный разрыв между количеством и качеством исследований в остальном мире.

• Около 16% всех публикаций имеют явную географическую направленность, то есть посвящены изучению конкретной страны или региона. Среди таких исследований все более популярным объектом становятся развивающиеся страны: если на протяжении большей части периода выборки им посвящалось не более 20% работ, то в 2022 г. – 35% публикаций, в том числе 20% только одному Китаю.
• Однако в топ-5% журналов и в прорывных топ-0,1% публикаций доминируют исследования, сфокусированные на США: 33% и 40% соответственно. Китаю в 2022 г. посвящено лишь около 15% прорывных исследований, это третье место после США и ЕС; другим развивающимся странам – немногим менее. Это говорит о том, что элитная наука по-прежнему сосредоточена на проблемах развитого мира, несмотря на рост внимания к развивающимся странам. 

Тренд 3: глобализация потребления научных знаний и фрагментация науки

Авторы изучили «потребление» научных знаний в мире двумя способами. Первый – для каждой публикации подсчитали все ее цитирования из других регионов (например, для публикации исследователей из США – все цитирования за пределами США). Это «внешнее» влияние публикации, отражающее степень интеграции в глобальный научный дискурс. Второй способ – учли все цитирования каждой публикации независимо от региона (то есть включая и внутренние цитирования) и рассчитали индекс Херфиндаля – Хиршмана (HHI; показывает степень концентрации). Если индекс равен 1 – то статью цитируют только в одном регионе, если близок к 0,2 – наоборот, во всех пяти. Этот показатель демонстрирует уровень глобальной значимости исследований.

В совокупности обе оценки отражают, насколько активно регионы влияют на глобальную научную повестку и насколько активно сами интегрируют новые идеи из других стран. Прорывные публикации имеют самый низкий HHI, а полная выборка всех исследований наиболее концентрированна.

• С 1980 по 2020 г. HHI неуклонно снижается для всех групп публикаций, что указывает на все большую глобализацию научных исследований с точки зрения их потребления. Более того, разрыв между обычными и прорывными публикациями со временем увеличивается, отражая тот факт, что передовые научные работы распространяются особенно широко. В 2020 г. средний HHI составлял около 0,7 в целом, 0,58 для публикаций из топ-5% журналов и 0,32 для прорывных 0,1% публикаций.
• На протяжении последних десятилетий доля цитирований из США и из других развитых стран неуклонно снижалась – а доля цитирований из Китая росла. К 2022 г. на Китай приходилось более 40% всех цитирований мировых публикаций, что даже больше, чем доля публикаций самих китайских исследователей. Это не только связано с увеличением объема научных исследований в Китае, но и свидетельствует о быстром обучении и интеграции им глобальных знаний в свою научную экосистему, что создает самоподдерживающуюся динамику, отмечают авторы.
• Самые цитируемые публикации – авторства исследователей из прочих развитых стран (то есть за исключением ЕС и США): другие регионы цитируют более 60% всех работ из этой группы стран и 80% ее прорывных исследований. На втором месте по цитируемости – публикации США: другими регионами цитируется 56% всех публикуемых американских исследований и почти 70% – прорывных. На третьем месте по цитируемости всех работ – публикации из стран ЕС (48%).
• А вот среди публикаций в топ-5% журналов и среди прорывных исследований третье место по цитируемости занимают развивающиеся страны. Притом что лишь менее половины всех их публикаций (45%) заинтересовывает исследователей из других регионов, из работ, опубликованных в ведущих журналах, цитируются 62%, а из топ-0,1% публикаций – 66%.

Это свидетельствует о фрагментации мировой науки: «обычная» наука развивающихся стран слабо интегрирована в мировую, но их редкие прорывы оказываются глобально значимыми. Данный дисбаланс также выявляет «двойную структуру» современной науки: замкнутые региональные системы – и интегрированная глобальная экосистема прорывных исследований. Публикация в элитном журнале служит фильтром, который отбирает те немногие работы из развивающихся стран, которые уже соответствуют глобальным стандартам и интересам.

• Китайские исследования цитируются за рубежом довольно редко и меньше, чем работы из остальных четырех регионов. Почти две трети (64%) прямых ссылок на все китайские публикации поступают из других китайских публикаций – в том числе даже для работ из топ-5% журналов (68%) и прорывных работ (58%).

Это может как быть отражением специализации (большая часть исследований опирается на передовые отечественные работы в ведущих областях), так и указывать на недооценку китайских работ, например из-за предвзятости в мировых академических системах, или на структурные барьеры (языковые, сетевые – исторически сложившиеся связи сосредоточены в западных странах).

В любом случае это служит еще более ярким примером фрагментации глобального научного знания. С учетом существенной и растущей доли Китая в производстве мировой науки такой дисбаланс указывает на проблему ограниченности глобальной взаимосвязанности и интеграции научных знаний. Китайская наука достигла высокого уровня, но ее достижения используются в основном в самом Китае, а не интегрируются в глобальные потоки знаний.

В целом анализ «географической карты» науки поднимает вопрос о том, насколько открытой и взаимосвязанной будет глобальная сеть знаний и будут ли новые научные лидеры полноценно интегрироваться в международную систему, резюмируют авторы.