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Verliert die Wissenschaft ihre Innovationskraft?

Anteil bahnbrechender Entdeckungen und Patente nimmt immer weiter ab

Innovation
Entdeckungen und Erfindungen sind heute seltener bahnbrechend als noch vor gut 60 Jahren. Der Haben wir unsere Innovationskraft verloren? © Natali_Mis/ Getty images

Weniger echte Durchbrüche: Wissenschaft und Technik produzieren heute weniger bahnbrechende Entdeckungen und Erfindungen als noch vor gut 60 Jahren. Der Anteil von Fachartikeln und Patenten, die Paradigmenwechsel bewirken und Forschung in ganz neue Richtungen lenken, hat sich signifikant verringert, wie eine Analyse in „Nature“ enthüllt. Stattdessen werden Erkenntnisse häufiger nur vertieft und erweitert. Doch woran liegt dieser Schwund an disruptiven Innovationen?

Ob die Relativitätstheorie, die DNA-Struktur oder der Transistor: Bahnbrechende Entdeckungen, Erkenntnisse und Erfindungen sind in der Regel disruptiv – sie widerlegen frühere Theorien, verändern unsere Sicht auf die Welt und lenken die technische Entwicklung in neue Bahnen. Oft machen sie frühere Annahmen und Technologien obsolet. Doch parallel dazu profitieren Wissenschaft und Technik auch von konsolidierenden Erkenntnissen – den 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 von neuem wissenschaftlichen und technologischen Wissen gebracht und damit eigentlich beste Bedingungen für bedeutende Fortschritte.“

Spurensuche in Patenten und Publikationen

Trotzdem sind disruptive Innovationen inzwischen eher Mangelware, wie Analysen von Park und seinem Team nun enthüllen. Für ihre Studie hatten sie mehr als 45 Millionen Fachveröffentlichungen und 3,9 Millionen Patente aus der Zeit von 1945 bis 2010 ausgewertet. Um den Grad der Innovation zu ermittelten, untersuchten sie die Zitierpraxis fünf Jahre nach Publikation des jeweiligen Artikels oder Patents. Die Idee dahinter: Wenn eine Entdeckung frühere Erkenntnisse widerlegt oder Technik obsolet macht, dann werden spätere Veröffentlichungen dieses veraltete Wissen nicht mehr zitieren.

Ein Beispiel dafür: Nachdem Watson und Crick die Doppelhelix-Struktur der DNA bewiesen hatten, geriet das damit widerlegte Dreistrangmodell von Linus Pauling in Vergessenheit und wurde kaum noch zitiert. „Wenn ein Fachartikel oder Patent dagegen konsolidierend ist, werden Folgeveröffentlichungen wahrscheinlicher auch die Vorgänger dieses Werks zitieren“, erklären die Forscher. Auf Basis dieser Analysen ordneten sie allen untersuchten Arbeiten einen Index zu, der von maximal konsolidierend (minus 1) bis maximal disruptiv (plus 1) reichte.

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Innovationsindex
Innovationsgrad von Fachartikeln und Patenten von 1945 bis 2010. © University of Minnesota

Weniger Bahnbrechendes in allen Bereichen

Das Ergebnis: Zwar hat die Zahl der Patente und Veröffentlichungen in den letzten gut 60 Jahren zugenommen, diese sind aber immer weniger disruptiv und bahnbrechend. „Wir stellen fest, dass Fachartikel und Patente immer seltener mit der Vergangenheit brechen und Wissenschaft und Technologie in neue Richtungen bringen“, berichten Park und seine Kollegen. Dies gelte für alle Fachrichtungen und Disziplinen. Der Trend findet sich zudem in hochrangigen Fachjournalen wie „Nature“, „Science“ und Co, aber auch in fachspezifischeren Magazinen.

Konkret ergaben die Analysen, dass der Innovationsindex bei wissenschaftlichen Publikationen seit 1945 um 91,9 bis 100 Prozent gesunken ist. In der Physik beispielsweise sank der Indexwert von 0,36 auf 0, in den Sozialwissenschaften fiel er von 0,52 auf 0,04. Ähnlich sieht es bei den Patenten aus, auch dort hat der Anteil großer Durchbrüche immer weiter abgenommen. Im Bereich Computer und Kommunikation ist der Innovationsindex beispielsweise um 78,7 Prozent gesunken, bei Arzneimitteln und anderen medizinischen Patenten sogar um 91,5 Prozent.

Diese Abnahme der Innovationskraft zeigt sich auch an weiteren Parametern, wie ergänzende Analysen ergaben: So kommen in heutigen Publikationen und Patenten weniger häufig neue Wortschöpfungen und Fachbegriffe vor als früher. Auch Wörter und Phrasen, die sich auf das Entdecken oder neue Erkenntnisse beziehen, sind seltener. „Sie wurden fast vollständig von Verben abgelöst, die sich eher auf Verbesserung, Anwendung oder Bewertung beziehen“, erklären Park und seine Kollegen.

Kleine Schritte statt großer Sprünge

Insgesamt hat sich damit der Schwerpunkt in Wissenschaft und Technik von der Innovation zur Konsolidierung verschoben. Neue Erkenntnisse werden eher allmählich durch viele kleinere Fortschritte erreicht als durch große „Paukenschläge“. „Das Gleichgewicht hat sich verändert“, sagt Parks Kollege Russell Funk. „Wenn allerdings schrittweise Innovationen dominieren, dauert es länger, um die Durchbrüche zu erzielen, die die Wissenschaft entscheidend voranbringen.“

Allerdings bedeutet all dies nicht, dass es gar keine bahnbrechend neuen Erkenntnisse oder Erfindungen mehr gibt – ihr Anteil ist jedoch geringer geworden. „Bedeutende Durchbrüche wie der erste Nachweis von Gravitationswellen oder die Entwicklung der Corona-Impfstoffe sind daher kein Widerspruch zur verlangsamten Innovations-Aktivität“, betonen die Wissenschaftler.

Was sind die Ursachen?

Doch warum hat der Anteil bahnbrechender Innovationen abgenommen? An mangelnden Herausforderungen und ungelösten Fragen kann es nicht liegen: „Es gibt einen enormen Bedarf an Lösungen für die drängenden Probleme der heutigen Zeit – vom Klimawandel über die Medizin bis zur Raumfahrt“, sagt Funk. „Es ist daher klar, dass es noch immer großes Potenzial für disruptive Innovationen gibt.“

Woran liegt es dann? Eine mögliche Ursache sehen die Forscher im heute gängigen Prinzip von „Publish or Perish“ – dem Druck auf junge Wissenschaftler, möglichst schnell und viel zu publizieren. „Wenn man versuchen muss, so schnell wie möglich Artikel nach Artikel zu veröffentlichen, bleibt weniger Zeit, auch mal abseits des absolut Notwendigen zu recherchieren und über die großen Probleme nachzudenken, die zu disruptiven Durchbrüchen führen können“, erklärt Park.

Tatsächlich zeigen ihre Auswertungen, dass die in Fachartikeln zitierten Quellen früher deutlich vielfältiger und fachlich breiter gestreut waren. „Wissenschaftler und Erfinder zitieren heute zunehmend immer die gleichen früheren Arbeiten“, berichtet das Team. „Das deutet darauf hin, dass aktuelle Entdeckungen und Erfindungen auf einem engeren Ausschnitt des existierenden Wissens basieren als früher.“ Doch eine solche Verengung des Fokus auf nur das eigene Spezialgebiet verhindert Impulse aus anderen Bereichen und damit auch die Innovationskraft.

Mehr Fokus auf Qualität statt Quantität

Nach Ansicht von Park und seinen Kollegen wäre es sinnvoll, gerade jungen Wissenschaftlern mehr Zeit zum Recherchieren und Ausprobieren zu geben. „Universitäten sollten statt der Quantität eher die Qualität der Forschung und der Publikationen honorieren“, so das Team. Auch mehr Zeit für eine breite Recherche und das Ausprobieren neuer Ideen und Technologien könnten disruptive Innovationen fördern.

„Wenn wir besser verstehen, warum disruptive Wissenschaft und Technologie weniger geworden sind, dann erlaubt uns dies auch das dringend notwendige Umdenken in den Strategien zur Förderung künftiger Wissenschaft und Technologie“, sagen die Forscher. (Nature, 2023; doi: 10.1038/s41586-022-05543-x)

Quelle: Nature, University of Minnesota

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