Qu’est-il arrivé à toutes les grandes percées scientifiques?

Les vaccins miracles. Visiophones dans nos poches. Fusées réutilisables. Notre générosité technologique et son flou connexe de progrès scientifique semblent indéniables et inégalés. Pourtant, les analystes rapportent maintenant que le rythme global des percées réelles a chuté de façon spectaculaire au cours des près de trois quarts de siècle passés.

Ce mois-ci dans le journal La nature, les chercheurs du rapport ont expliqué comment leur étude de millions d’articles scientifiques et de brevets montre que les chercheurs et les inventeurs ont fait relativement peu de percées et d’innovations par rapport à la montagne croissante de la recherche scientifique et technologique dans le monde. Les trois analystes ont constaté une baisse constante de 1945 à 2010 dans les découvertes perturbatrices en tant que part de l’entreprise en plein essor, ce qui suggère que les scientifiques d’aujourd’hui sont plus susceptibles d’avancer progressivement que de faire des sauts intellectuels.

“Nous devrions être dans un âge d’or de nouvelles découvertes et innovations”, a déclaré Michael Park, auteur de l’article et candidat au doctorat en entrepreneuriat et gestion stratégique à l’Université du Minnesota.

La nouvelle découverte de Park et de ses collègues suggère que les investissements dans la science sont pris dans une spirale de rendements décroissants et que la quantité, à certains égards, dépasse la qualité. Bien que non abordée dans l’étude, elle soulève également des questions sur la mesure dans laquelle la science peut ouvrir de nouvelles frontières et maintenir le type d’audace qui a déverrouillé l’atome et l’univers et ce qui peut être fait pour s’éloigner de la découverte pionnière. Des études antérieures ont mis en évidence des ralentissements des progrès scientifiques, mais généralement avec moins de rigueur.

Park, ainsi que Russell J Funk, également de l’Université du Minnesota, et Erin Leahey, sociologue à l’Université de l’Arizona, ont basé leur étude sur un type amélioré d’analyse des citations que Funk a aidé à concevoir. En général, l’analyse des citations suit la manière dont les chercheurs citent les travaux publiés les uns des autres afin de séparer les idées brillantes des idées non exceptionnelles dans un système inondé d’articles. Leur méthode améliorée élargit le champ analytique.

Lire aussi | La visibilité des étoiles diminue alors que la pollution lumineuse améliore la luminosité du ciel nocturne : étude

“C’est une mesure très intelligente”, a déclaré Pierre Azoulay, professeur d’innovation technologique, d’entrepreneuriat et de gestion stratégique au Massachusetts Institute of Technology. “J’ai eu le vertige quand je l’ai vu. C’est comme un nouveau jouet.

Les chercheurs ont longtemps cherché des moyens objectifs d’évaluer l’état de la science, qui est considérée comme vitale pour la croissance économique, la fierté nationale et la puissance militaire. Il est devenu plus difficile de le faire car le nombre d’articles publiés a grimpé en nombre à plus d’un million par an. Chaque jour, c’est plus de 3 000 papiers – à tous points de vue, un flou indéchiffrable.

Défiant la montée subite, les experts ont débattu de la valeur des pas progressifs par rapport à “Eureka!” des moments qui changent tout ce que l’on sait d’un champ.

La nouvelle étude pourrait approfondir le débat. Une surprise est que les découvertes saluées par la population comme révolutionnaires sont considérées par les auteurs de la nouvelle étude comme représentant souvent un peu plus que la science de routine, et les véritables sauts comme étant parfois totalement absents de la conversation.

Par exemple, la principale percée sur la liste des exemples de l’étude est une avancée en matière d’épissage de gènes qui est mal connue de la vulgarisation scientifique. Il a permis à l’ADN étranger d’être inséré dans les cellules humaines et animales plutôt que dans les bactéries. Le New York Times y fait référence dans une note de 1983 de quatre paragraphes. Même ainsi, l’exploit a produit une série de récompenses pour ses auteurs et leur institution, l’Université de Columbia, ainsi que près d’un milliard de dollars en frais de licence, car il a levé les opérations de biotechnologie dans le monde entier.

En revanche, les analystes verraient deux des découvertes les plus célèbres de ce siècle comme représentant des triomphes de la science ordinaire plutôt que des sauts énervés. Les vaccins à ARNm qui combattent avec succès le coronavirus sont enracinés dans des décennies de labeur peu glorieux, ont-ils noté.

De même, l’observation des ondes gravitationnelles en 2015 – de subtiles ondulations dans le tissu de l’espace-temps – n’était pas une percée imprévue, mais plutôt la confirmation d’une théorie centenaire qui a nécessité des décennies de travail acharné, de tests et de développement de capteurs.

“La perturbation est bonne”, a déclaré Dashun Wang, un scientifique de l’Université Northwestern qui a utilisé la nouvelle technique analytique dans une étude de 2019. « Vous voulez de la nouveauté. Mais vous voulez aussi de la science au quotidien.

Les trois analystes ont découvert la tendance à une progression progressive en utilisant la forme améliorée d’analyse des citations pour examiner près de 50 millions d’articles et de brevets publiés de 1945 à 2010. Ils ont examiné quatre catégories – les sciences de la vie et la biomédecine, les sciences physiques, la technologie et la sciences sociales – et ont constaté une baisse constante de ce qu’ils ont appelé des découvertes « perturbatrices ». “Nos résultats”, ont-ils écrit, “suggèrent que le ralentissement des taux de perturbation peut refléter un changement fondamental dans la nature de la science et de la technologie”.

Leur nouvelle méthode – et l’analyse des citations en général – tire sa puissance analytique de l’exigence que les scientifiques citent des études qui ont contribué à façonner leurs résultats publiés. À partir des années 1950, les analystes ont commencé à comptabiliser ces citations afin d’identifier les recherches importantes. C’était une sorte d’applaudimètre scientifique.

Mais le décompte pourrait être trompeur. Certains auteurs citent assez souvent leurs propres recherches. Et les stars de la science pourraient recevoir de nombreuses citations pour des découvertes banales. Pire encore, certains des articles les plus cités se sont avérés impliquer de minuscules améliorations dans les techniques populaires largement utilisées par la communauté scientifique.

La nouvelle méthode examine les citations plus en profondeur pour séparer plus efficacement le travail quotidien des véritables percées. Il comptabilise les citations non seulement de la recherche analysée, mais aussi des études précédentes qu’il cite. Il s’avère que les travaux antérieurs sont cités beaucoup plus souvent si la découverte est routinière plutôt que révolutionnaire. La méthode analytique transforme cette différence en une nouvelle lentille sur l’entreprise scientifique.

Lire aussi | “Merde” précieuse : les excréments fossilisés peuvent offrir un aperçu inhabituel du comportement animal ancien

La mesure s’appelle l’indice CD du nom de son échelle, qui va de la consolidation à la perturbation de l’ensemble des connaissances existantes.

Funk, qui a aidé à concevoir l’index CD, a déclaré que la nouvelle étude était si intense en termes de calcul que l’équipe a parfois utilisé des superordinateurs pour analyser les millions d’ensembles de données. “Cela a pris un mois environ”, a-t-il déclaré. « Ce genre de chose n’était pas possible il y a dix ans. C’est juste maintenant à portée de main.

La nouvelle technique a aidé d’autres chercheurs, tels que Wang. En 2019, lui et ses collègues ont rapporté que les petites équipes sont plus innovantes que les grandes. La découverte était opportune car les équipes scientifiques au fil des décennies se sont transformées en groupes de plus en plus grands de collaborateurs.

Dans une interview, James A Evans, un sociologue de l’Université de Chicago qui était co-auteur de cet article avec Wang, a qualifié la nouvelle méthode d’élégante. “Il est venu avec quelque chose d’important”, a-t-il déclaré. Son application à la science dans son ensemble, a-t-il ajouté, suggère non seulement une baisse du retour sur investissement, mais un besoin croissant de réforme politique.

“Nous avons une science extrêmement ordonnée”, a déclaré Evans. « Nous parions avec confiance sur où nous investissons notre argent. Mais nous ne parions pas sur des choses fondamentalement nouvelles qui ont le potentiel d’être perturbatrices. Ce document suggère que nous avons besoin d’un peu moins d’ordre et d’un peu plus de chaos.