全世界只有3.14 %?的人關(guān)注了

數(shù)據(jù)與算法之美

【導讀】

現(xiàn)代科學研究團隊的規(guī)模越來越大，一般認為，大團隊往往有著更充足的經(jīng)費支持和多樣化的研究人員，更有利于科學創(chuàng)新。但近日Nature發(fā)表封面文章，認為大團隊往往因為失敗代價太高而走了中庸之路， 而? 小團隊反而更容易做出“?顛覆性”的創(chuàng)新，你同意嗎？

團隊科學的倡導者認為，在科學和技術(shù)領域向更大的團隊轉(zhuǎn)變，滿足了解決現(xiàn)代社會中復雜且需要跨學科解決方案的問題的基本功能。盡管團隊規(guī)模對團隊成員的專業(yè)性和職業(yè)收益已經(jīng)得到充分證明，但幾乎沒有論據(jù)支持這樣的觀點，即更大的團隊在知識發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明方面有優(yōu)勢。

對群體的實驗和觀察研究表明，在大群體中，個體的思維和行為是不同的——他們產(chǎn)生的新想法更少，能回憶起的學過的信息更少，更頻繁地拒絕外部觀點，而且傾向于相互平衡彼此的觀點。小型團隊和大型團隊對與創(chuàng)新相關(guān)的風險的反應也可能不同。大型團隊，比如大型企業(yè)組織，可能會專注于擁有巨大潛在市場的有把握的賭注，而小型團隊可損失的甚少，因此可能傾向于接受新的、未經(jīng)測試的機會，這些機會同時具有高增長潛力和很大的失敗可能，從而導致明顯不同的結(jié)果。這些可能性促使我們探索小團隊和大團隊對科技進步的影響，以及這些團隊如何以不同的方式搜索和組合知識。

過去的研究已經(jīng)表明，大型研究團隊和專利團隊獲得的引用次數(shù)更多。然而，單是引用計數(shù)并不能代表不同類型的貢獻。這可以從兩篇著名文章的不同之處看出：一篇關(guān)于自組織臨界性(以作者姓名首字母命名的BTW模型)，另一篇關(guān)于玻色-愛因斯坦凝聚(Wolfgang Ketterle因此獲得2001年諾貝爾物理學獎)(見圖1)。

圖1

這兩篇文章被引用的數(shù)量接近，但是BTW模型論文之后的大多數(shù)研究只引用了該模型本身，沒有提及該論文中的引用。相比之下，玻色-愛因斯坦凝聚的文章幾乎總是與玻色、愛因斯坦和其他前人文章共同被引。這兩篇論文的差異不是反映在被引用次數(shù)上，而在于它們是否提出或解決了科學問題——它們是否分別顛覆或發(fā)展了現(xiàn)有的科學思想。BTW模型開創(chuàng)了新的研究領域，而玻色-愛因斯坦凝聚的實驗實現(xiàn)則是在先前提出的可能性的基礎上進一步闡述。

為了系統(tǒng)地評估小型團隊和大型團隊在科學技術(shù)進步中的角色，我們從3個相關(guān)但又不同的領域收集了大規(guī)模數(shù)據(jù)集：

(1) Web of Science (WOS)數(shù)據(jù)庫，其中包含超過4200萬篇發(fā)表在1954年至2014年間的論文，其中涉及的引用有6.111億篇；

(2)1976年至2014年間美國專利商標局授予的500萬件專利，以及專利申請人提供的6500萬個引用；

(3) GitHub在2011-2014年的1600萬個軟件項目，涉及900萬個forks。GitHub是一個流行的網(wǎng)絡平臺，允許用戶在同一個代碼庫上進行協(xié)作，并通過復制和構(gòu)建代碼來“引用”其他代碼庫。

對于每個數(shù)據(jù)集，我們評估了每個工作對其所屬的科學或技術(shù)領域的顛覆程度。我們使用了一種以前設計來識別專利發(fā)明的不穩(wěn)定性和固化性的方法；該指標在?1和1之間，分別對應于發(fā)展(develops)或顛覆(disrupts)科技(圖1)。

我們用幾種方法驗證了這個“顛覆性”度量(disruption measure)。

首先，我們調(diào)查了顛覆性在科學論文中的分布情況(圖1b)；比如，顛覆性的BTW模型論文位于分布的前1%，而發(fā)展性的玻色-愛因斯坦凝聚論文位于顛覆性分布的后3%。我們還發(fā)現(xiàn)，平均而言，獲得諾貝爾獎的論文在最具顛覆性的前2%之列。綜述類文章是發(fā)展性的，分布在后46%，而他們綜述的原始研究分布在前23%。最后，我們發(fā)現(xiàn)在文章標題中，與顛覆性相關(guān)的詞匯(“提出”、“測量”、“改變”和“進步)和與發(fā)展性相關(guān)的詞匯(“贊同”、“確認”、“證明”、“理論”和“模型”)有所不同(圖1c)。

圖2：大型團隊更重于拓展，小型團隊更重于顛覆

我們預測，小型團隊的工作比大團隊的工作更具顛覆性。我們的論文、專利和軟件數(shù)據(jù)庫有力地證實了這一預測。這些數(shù)據(jù)在范圍和領域上有所不同，但我們始終觀察到，在過去的60年里，更大規(guī)模的團隊中，每增加一個團隊成員，產(chǎn)生的論文、專利和軟件的顛覆性得分是顯著下降的(圖2 a - c)。

具體而言，隨著團隊從1個成員增長到50個成員，他們的論文、專利和產(chǎn)品的顛覆性得分分別下降了70%、30%和50%。在每種情況下，這都突出了從顛覆性到發(fā)展性的過渡。這些結(jié)果證明了這樣一個假設，即大型團隊可能更好地被激勵發(fā)展當前的科學技術(shù)，而小型團隊則會通過新的問題和機遇來顛覆科學技術(shù)。

隨著工作影響力的增加，大型團隊和小型團隊的工作在顛覆性方面的差異會被放大(圖3a)；小團隊發(fā)表的高影響力論文是最具顛覆性的，而大團隊發(fā)表的高影響力論文是最具發(fā)展性的。

圖3：小型團隊在各個層級、各個領域?qū)崿F(xiàn)顛覆性創(chuàng)新

我們進一步將論文按照時間段(圖3c)和科學領域(圖3b，圖4)進行了分析，發(fā)現(xiàn)這些將顛覆性和團隊規(guī)模聯(lián)系起來的模式在所有時間段和90%的學科中都是穩(wěn)定的。唯一的例外是工程和計算機科學，因該領域會議論文而非期刊論文是出版規(guī)范(WOS數(shù)據(jù)庫只索引期刊論文)。

圖4：大型團隊和小型團隊在對過去成果的搜索偏好和行為上存在明顯差異

我們考慮了小型團隊和大型團隊的工作之間觀察到的差異是否可以簡單地歸因于它們所產(chǎn)生的不同類型的文章在顛覆性潛力方面的差異；例如，小團隊可以產(chǎn)生更多的理論創(chuàng)新，而大團隊可以產(chǎn)生更多的實證分析。

借鑒以前的方法，我們將www.arXiv上的論文與WOS數(shù)據(jù)庫上的論文進行了匹配，并重復了這一分析，控制項是每篇論文中的圖表數(shù)量(圖5a)，因為實證論文往往比理論論文有更多的圖表。

我們的分析結(jié)果表明，小型團隊和大型團隊的工作之間，顛覆性的差異主要不是由他們貢獻的是理論論文還是實證論文的差異所造成的。當考慮其他區(qū)別時，包括綜述文章與原始研究文章的區(qū)別時，這種聯(lián)系仍然保持不變。作者較少的綜述文章比作者較多的綜述文章更具顛覆性，正如原始研究論文一樣(圖5b)。

圖5：小團隊的顛覆性創(chuàng)新（控制任務、研究機構(gòu)、平臺和項目規(guī)模等變量）

對我們的結(jié)果的另一個可能的解釋是，我們觀察到的團隊效應是因為參與大型團隊的科學家，發(fā)明者和軟件設計師與那些由較小團隊的成員在質(zhì)量上存在差異。但是，當我們根據(jù)團隊規(guī)模預測研究的顛覆性，將發(fā)表年份、主題和作者當作控制變量時，我們發(fā)現(xiàn)隨著團隊規(guī)模的擴大，顛覆性創(chuàng)新的下降趨勢仍在繼續(xù)，控制作者變量時尤其明顯。

?

我們進一步測試了我們的結(jié)果對“顛覆性“的幾種不同定義標準的穩(wěn)健性，包括刪除自引用的鏈接，排除除了高影響參考文獻之外的所有參考和其他變量。在對所有變化后進行測試后，我們的結(jié)論仍然成立。

?

大型和小型團隊之間在顛覆性成果方面的巨大差異引發(fā)了一些問題，這些問題與團隊如何搜索過去的成果，來規(guī)劃其下一篇論文、專利或產(chǎn)品的彼此差異有關(guān)。當對團隊的搜索行為進行剖析時，我們發(fā)現(xiàn)大型和小型團隊的一些顯著不同的行為與研究的顛覆性和創(chuàng)造性的不同貢獻有關(guān)。

具體而言，我們將搜索深度作為引用的參考文獻的平均相對年限，并將搜索受歡迎度作為焦點成果參考的中位數(shù)來引用。我們研究了跨學科領域，技術(shù)和軟件領域，時間段和影響水平等搜索策略。我們還將這些搜索策略與這些成果產(chǎn)生影響的時間延遲聯(lián)系起來，考察了研究成果隨著時間推移，被引用數(shù)量上出現(xiàn)的延遲爆發(fā)現(xiàn)象，這種延遲可以用所謂“睡美人”指數(shù)來反映。

?

圖6：小型團隊更多地引用更早、知名度更低的研究

我們發(fā)現(xiàn)，獨立作者和小團隊更多地將時間花在較舊的、不那么受歡迎的想法上（圖6）。而較大的團隊更多地將最近發(fā)表的高影響力成果作為其主要研究的靈感來源，而且，這種趨勢隨團隊規(guī)模的增加而愈加顯著。

?

圖7：小團隊、顛覆性創(chuàng)新團隊的“引用延遲”現(xiàn)象

由此可見，大型團隊可以迅速獲得更多的引用數(shù)，因為他們的成果與更多同時代人的成果直接相關(guān)，他們的理念得到了發(fā)展，也更容易獲得受眾的欣賞和歡迎。相比之下，規(guī)模較小的團隊往往會經(jīng)歷更長的“引用延遲”。單人和雙人研究團隊的平均“睡美人指數(shù)”百分位數(shù)是10人團隊的兩倍（圖7）。因此，即使小團隊由于集體注意力迅速衰退而得到的認可較少，他們的成功研究成果也產(chǎn)生了連鎖反應，這成為后來大型團隊獲得成功的重要來源。（圖8）。

?

圖8：研究團隊規(guī)模縮小帶來的“漣漪效應”

我們還考慮了這些獨特的搜索機制與最近的研究成果之間的關(guān)系，這些研究表明多學科和跨學科團隊更多地將研究成果與不同領域聯(lián)系起來。我們檢查了文章參考列表中期刊組合的新舊程度，以及與研究團隊規(guī)模相關(guān)的文章中的關(guān)鍵詞組合。結(jié)果表明團隊規(guī)模的新穎性隨著邊際的增加而逐漸降低，因此每個新團隊成員的新的貢獻都會減少（圖9）。

此外，使用先前的非典型組合量度，我們發(fā)現(xiàn)非典型組合緩慢增加到大約10人的團隊，然后急劇下降。一般來講，團隊規(guī)模越大，搜索范圍越廣，團隊規(guī)模越小，搜索深度越深。

?

圖9

總之，我們呈現(xiàn)了一種以前未見的通用化模式，系統(tǒng)區(qū)分了小型和大型團隊在科學論文產(chǎn)出、技術(shù)專利和軟件產(chǎn)品研發(fā)方面的貢獻。小型團隊傾向通過探索和擴大那些較舊、知名度較低的成果，發(fā)現(xiàn)有前途的想法和理念，來產(chǎn)生顛覆性的技術(shù)。而大型研究團隊通過解決公認的問題和完善常見的設計來對近期的成果進行開發(fā)和研究。

?

這種差異的一部分原因在于，小型和大型團隊所處理的科學和技術(shù)存在實質(zhì)性的不同，但更多原因似乎是團隊規(guī)模本身差異的造成的結(jié)果。某些類型的研究需要大型團隊的資源，但是大型團隊需要持續(xù)的資金流和成果來支撐自身的運轉(zhuǎn)，這使得他們對因為失敗造成的聲譽損失更加敏感。

我們的研究結(jié)果與其他領域的團隊的實地研究是一致的，這些研究表明，獲得更多收益且損失更少的小型研究團隊，更有可能把握住高增長、高失敗風險的新的、未經(jīng)驗證的機會。我們的研究結(jié)果同樣與群體的實驗和觀察研究相一致，這些研究表明大型群體中的個體與小群體中的個體的思考和行為方式的巨大差異。

?

小型和大型團隊對于蓬勃發(fā)展的科學和技術(shù)生態(tài)同樣至關(guān)重要。總的來說，現(xiàn)在大型研究團隊越來越占據(jù)主導地位，對于目前的研究資助機構(gòu)來說，直接贊助小團隊的研究項目可能不足以維持其自身的利益。

我們分析了2004年至2014年發(fā)表的一些文章，這些文章都獲得了世界各地多個國家政府機構(gòu)的財政支持，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些論文中，小性團隊與大型團隊沒有區(qū)別，因為這些研究傾向于拓展，而不是顛覆所在的領域。與獲諾貝爾獎的研究論文（顛覆性高居同時代研究的前2%）相比，這些受資助的論文的顛覆性排在最后31％。

?

這可能由于保守的審核流程造成的。當我們比較兩種主要的科學政策激勵（資助或獎金）時，我們發(fā)現(xiàn)獲得諾貝爾獎的文章對小型顛覆性的團隊進行了大量抽樣，而那些受美國國家科學基金會資助的研究文章則更多地對大型開發(fā)團隊進行了大量抽樣。

無論主導驅(qū)動因素如何，這些結(jié)果都描繪了資助不足的獨立研究人員和小型研究團隊的統(tǒng)一特征，這類人員和團隊往往通過在更深入和更廣泛的信息搜索的基礎上，摸索出新的方向來產(chǎn)生顛覆性的科學和技術(shù)。這些結(jié)果表明，政府，行業(yè)和非營利性的科學和技術(shù)資助者需要更多關(guān)注對小型團隊在擴大知識前沿方面的關(guān)鍵作用。

超模君新書發(fā)售

免費?贈書?10?本

活動截止時間：3月6日

點擊圖片?立即領取?

論文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-019-0941-9

版權(quán)歸原作者所有，轉(zhuǎn)載僅供學習使用，不用于任何商業(yè)用途，如有侵權(quán)請留言聯(lián)系刪除，感謝合作。

精品課程推薦：

選購數(shù)學科普正版讀物

嚴選“數(shù)學思維好物”

送給孩子的益智禮物? ?| ??辦公室神器

算法工程師成長閱讀? ?| ??居家高科技

理工科男女實用型禮物精選?

----點擊頭像關(guān)注----

超級數(shù)學建模

數(shù)據(jù)與算法之美

少年數(shù)學家

數(shù)銳學堂

驚喜醬（個人號）

玩酷屋COOL

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Nature封面：大团队日趋中庸，小团队更容易出颠覆性创新的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。