Как стать автором
Обновить
2750.19
Рейтинг
Маклауд
Облачные серверы на базе AMD EPYC

Непостижимая гиперпродуктивность учёных

Блог компании МаклаудНаучно-популярноеХимия

imageИллюстрация David Parkins из статьи Nature 561, 167-169 (2018).


Научный прогресс двигается быстрее и быстрее. Новости полны пресс-релизами о перспективных разработках и об очередных взятых вершинах. Кто же они, герои эпохального подъёма? Новые гении, как Тесла, Эйнштейн или Тьюринг? Возможно ли измерить вклад гения в науку? Оказывается, да, теперь есть такая дисциплина — наукометрия. Если совсем по-простому, нынче вклад в науку измеряется числом вышедших статей. Если судить по этому показателю, существует в мире не менее сотни людей, чьи способности таковы, что они публикуют не менее одной научной работы в рабочую неделю. Пять дней — публикация в рецензируемом научном журнале. Хотите узнать секрет их креативности?


Предыстория


В марте 1909 г. Фриц Габер впервые получил аммиак, используя в качестве катализатора порошкообразный осмий. Результаты учёный передал в фирму BASF, которая построила в 1913 г. первый завод по синтезу аммиака. Аппаратуру для него разработал инженер К. Бош. Процесс получения азотной кислоты из аммиака к тому времени уже был разработан. Это означало, что Германия больше не зависит от импорта селитры, и способна сама прокормить себя (в буквальном смысле удобрения теперь производились из воздуха) и обеспечить выпуск военной продукции: порох, взрывчатка. А в 1914 году началась Первая мировая война. Подробнее об этой истории читайте в Нитраты на войне. Часть II. Горький мёд и почти детективная история.


Привели ли научные разработки процесса Габера-Боша к Первой мировой войне — дискуссионный вопрос. Однако, история Второй мировой войны, с точки зрения химии, начиналась подозрительно похожим образом.


Снова крупное научное достижение — процесс Фишера-Тропша. В 30౼40-е гг. на основе этой технологии налажено производство синтетического бензина в Германии. Коммерциализация осуществлена в 1933 году фирмой Braunkohle Benzin AG. Её история и годы жизни (1933-1945) удивительным образом пересекается с историей Германии тех лет. Располагая синтетическим бензином, Третий Рейх смог вести военные действия с невиданной ранее моторизацией вооруженных сил.


А вот какой был ответ советских химиков

Большинство предприятий, расположенных на Украине, в частности в Донбассе, и в центральных районах, оказалось в зоне военных действий и на оккупированной территории. В результате выхода из строя значительных производственных мощностей выпуск химической продукции снизился. Так, в декабре 1941 г. производство продукции по сравнению с июнем 1941 г. составило по Наркомату химической промышленности 32,3% (в ноябре было еще ниже – 30,9%). Цитировано по статье ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ В ГОДЫ ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ.


Не преувеличивая, скажу, что без серной кислоты нет не только производства военной продукции, как порох и взрывчатка, но и практически всей химии. Потеря производства серной кислоты означала неминуемый проигрыш войны. Однако, советским химикам удалось внедрить ванадиевый катализатор контактного синтеза серной кислоты. В результате удалось резко увеличить производственные мощности, и в тяжелое военное время наша промышленность была обеспечена этим важным сырьем. Это позволило во время Великой Отечественной войны полностью покрыть потребности оборонной промышленности страны в важном стратегическом сырье, необходимом для получения взрывчатых веществ. (Цитировано по статье Катализатор победы).


Роль ученых в ходе Второй мировой войны возросла настолько, что они являлись целями стратегических военных операций. Читайте об "операции Скрепка" и недавний пост Математики во время Второй Мировой войны: интеллект важнее грубой силы. Кульминацией силы науки явилась демонстрация ядерного оружия.


Последовавшая вслед за Второй мировой Холодная война велась в основном научно-производственными комплексами мировых держав. Гонка вооружений требовала всё больше и больше разработок, НИИ, ученых и инженеров. Быть учёным — стало означать не только призвание и наклонности, но и профессию.


Пирамида


Нужные на особый случай ученые кадры заготовить сложно, если возможно вообще. Это не мобилизационный резерв, как в армии. Учебные заведения США и СССР готовили гораздо больше специалистов, чем было востребовано мирной экономикой. Спрос и предложение уравновешиваются, а в результате имеем падение уровня доходов рядовых учёных. Обычных учёных, занятых своей деятельностью. Среди них возникает стремление подняться выше в ранге, чтобы избежать проблем с трудоустройством, плюс, хотя бы элементарно компенсировать вложения сил и времени, потраченные на учебу.


Занятие наукой становится рискованной инвестицией: сначала работаешь на профессора, потом "сделав себе имя" становишься профессором сам и… берешь несколько новых аспирантов, работающих уже на тебя. Каждый из них надеется сам стать профессором и так далее. Число занятых в науке возрастает. Подробнее о ситуации смотрите под катом. Там изложена ситуация 20-летней давности, но с тех пор вещи не стали лучше.


Известное письмо профессора Jonathan I. Katz - Don't Become a Scientist!

Не становитесь ученым!


Джонатан И. Кац


Профессор физики


Вашингтонский университет, Сент-Луис, Мо.


[my last name]@wuphys.wustl.edu


Подумываете о том, чтобы стать ученым? Хотите раскрыть тайны природы, проводить эксперименты или расчеты, чтобы узнать, как устроен мир? Забудьте об этом!


Наука — это весело и увлекательно. Острые ощущения от открытий неповторимы. Если вы умны, амбициозны и трудолюбивы, вам стоит изучать естественные науки в бакалавриате. Но это и всё, что вам следует сделать. После окончания университета вам придется иметь дело с реальным миром. Это означает, что вам не следует даже рассматривать возможность поступления в аспирантуру по естественным наукам. Вместо этого займитесь чем-нибудь другим: медициной, юриспруденцией, компьютерами, инженерным делом или чем-то еще, что вас привлекает.


Почему я (занимая должность профессора физики) пытаюсь отговорить вас от карьеры, которая была для меня успешной? Потому что времена изменились (я получил докторскую степень в 1973 году, а статус профессора в 1976 году). Американская наука больше не предлагает разумного карьерного пути. Если вы идете в аспирантуру по естественным наукам, то рассчитываете на трудовую деятельность, занимаясь научными исследованиями, применяя всю свою изобретательность и любопытство для решения важных и интересных проблем. Вы практически наверняка будете разочарованы, возможно, когда будет уже слишком поздно выбирать другую карьеру.


Американские университеты готовят примерно в два раза больше докторов наук, чем имеется рабочих мест для них. Когда на рынке возникает избыток чего-то или кого-то, цена снижается. В случае с учеными, получившими докторскую степень, снижение цены происходит за счёт многих лет, проведенных в постдокторантуре. Постоянная работа оплачивается не сильно меньше, чем раньше, но вместо того, чтобы получить настоящую работу через два года после получения докторской степени (как это было типично 25 лет назад), большинство молодых ученых проводят пять, десять или более лет постдоками. У них нет перспектив на постоянную работу, и часто они вынуждены переезжать каждые два года, чтобы получить новую должность постдока. Для получения более подробной информации обратитесь к Сети молодых ученых или прочитайте статью в майском номере журнала Washington Monthly за 2001 год.


В качестве примера можно привести двух ведущих кандидатов на должность ассистента профессора на моей кафедре. Одному было 37 лет, десять лет после окончания аспирантуры (он не получил работу). Блестящему ведущему кандидату было 35 лет, семь лет после окончания аспирантуры. Только тогда ему предложили первую постоянную работу (это не стаж, просто возможность получить его через шесть лет, и шаг с беговой дорожки поиска новой работы каждые два года). Последний пример — 39-летний кандидат на должность доцента, он опубликовал 35 работ. В отличие от них, врач обычно начинает частную практику в 29 лет, юрист — в 25 лет и становится юридическим партнером в 31 год, а ученый со степенью доктора наук computer science имеет очень хорошую работу в 27 лет (компьютерные науки и инженерия — это те немногие области, в которых промышленный спрос делает разумным получение степени доктора наук). Любой человек, обладающий интеллектом, амбициями и желанием упорно трудиться, чтобы добиться успеха в науке, может также добиться успеха в любой из этих других профессий.


Типичная зарплата постдока начинается от 27 000 долларов в год в биологических науках и около 35 000 долларов в физических науках (стипендии аспирантов меньше половины этих цифр). Сможете ли вы содержать семью на такой доход? Для молодой пары в небольшой квартире этого вполне достаточно, хотя я знаю одного физика, жена которого ушла от него, потому что устала от постоянных переездов без особых перспектив осесть на новом месте. Когда вам будет за тридцать, вам понадобится больше: дом в районе с хорошей школой и все остальное, что необходимо для жизни обычного среднего класса. Наука — это профессия, а не религиозное призвание, и она не оправдывает клятву бедности или безбрачия.


Разумеется, вы шли в науку не только чтобы разбогатеть. Поэтому вы решаете отказаться от медицинской или юридической школы, хотя врач или юрист обычно зарабатывает в два-три раза больше, чем ученый (тому, кому повезло иметь хорошую работу высокого уровня). Я тоже сделал такой выбор. Я стал ученым, чтобы иметь возможность свободно работать над проблемами, которые меня интересуют. Но у вас такой свободы, скорее всего, не будет. В качестве постдока вы будете работать над чужими идеями, и к вам могут относиться как к техническому специалисту, а не как к независимому сотруднику. В конце концов, вас, вероятно, полностью вытеснят из науки. Вы можете получить прекрасную работу программиста, но почему бы не сделать это в 22 года, а не терпеть десятилетие страданий на рынке труда в науке? Чем больше времени вы проведете в науке, тем труднее вам будет ее покинуть, и тем менее привлекательными вы будете для потенциальных работодателей в других областях.


Возможно, вы настолько талантливы, что сможете избежать ловушки постдоков, какой-нибудь университет (в физических науках почти нет промышленных рабочих мест) будет настолько впечатлен вами, что вас возьмут на должность с правом преподавания уже через два года после окончания аспирантуры. Возможно. Но общее удешевление научного труда означает, что даже самые талантливые остаются на беговой дорожке постдокторантуры в течение очень долгого времени. Рассмотрим кандидатов на работу, описанных выше. Многие из тех, кто кажутся очень талантливыми, с соответствующими оценками и рекомендациями, позже обнаруживают, что конкуренция в области исследований более сложная или, по крайней мере, другая, и что они должны бороться с остальными.


Предположим, что в конце концов вы получите постоянную работу, возможно, должность профессора. Борьба за работу теперь сменится борьбой за гранты, и тут снова наблюдается избыток учёных. Теперь вы тратите свое время на написание заявок, а не на исследования. Хуже того, поскольку ваши заявки оцениваются конкурентами, вы не можете следовать своему любопытству, а вынуждены тратить свои силы и таланты на предвосхищение и отражение критики, а не на решение важных научных проблем. Это не одно и то же: вы не можете изложить в предложении свои прошлые успехи, потому что они являются законченной работой, а ваши новые идеи, какими бы оригинальными и умными они ни были, все еще недоказуемы. По пословице, оригинальные идеи — это поцелуй смерти для заявки; поскольку еще не доказано, что они работают (в конце концов, это то, что вы предлагаете сделать), они могут быть и будут оценены низко. Достигнув земли обетованной, вы обнаруживаете, что это совсем не то, чего вы хотели.


Что делать? Первое, что должен сделать любой молодой человек (а это значит любой, у кого нет постоянной работы в науке), — это избрать другую карьеру. Это избавит вас от страданий, связанных с обманутыми ожиданиями. Молодые американцы, как правило, уже осознали плохие перспективы и отсутствие разумной карьеры среднего класса в науке и покидают её. Если вы еще не сделали этого, то присоединяйтесь к ним. Оставьте аспирантуру людям из Индии и Китая, для которых перспективы на родине еще хуже. Я знаю больше людей, чьи жизни были разрушены получением докторской степени по физике, чем наркотиками.


Если вы занимаете руководящую должность в науке, то вам следует попытаться убедить финансирующие агентства готовить меньше докторов наук. Перенасыщение ученых — это полностью следствие политики финансирования (почти всё обучение аспирантов оплачивается федеральными грантами). Финансовые агентства сетуют на нехватку молодых людей, интересующихся наукой, в то время как они сами вызвали эту нехватку, разрушив науку как карьеру. Они могли бы обратить эту ситуацию вспять, приведя количество подготовленных специалистов в соответствие со спросом, но они отказываются это делать или даже серьезно обсуждать эту проблему (в течение многих лет NSF распространял нечестное предсказание о грядущей нехватке ученых, и большинство финансирующих агентств по-прежнему действуют так, как будто это правда). В результате лучшие молодые люди, которые должны идти в науку, благоразумно отказываются это делать, а аспирантура заполняется слабыми американскими студентами и иностранцами, которых заманивают американской студенческой визой.


(оригинал письма)


Наукометрия


Учёных в мире становилось всё больше и больше, а в некоторых странах окончание Холодной войны привело еще и к демобилизации армии научно-технического фронта. Как это всегда бывает, под призывы к оптимизации управления научными исследованиями скрывалось старое доброе сокращение расходов и кадров. Однако, сложно решить, какие разработки пустить под нож, а какие оставить, обучение каким специальностям нужно, а каким — нет. По силу ли эта задача даже гению? Что говорить об обычных менеджерах, чиновниках и управленцах. Непопулярные меры были замаскированы под введение формальных показателей результативности научной работы. Так у учёных появились свои KPI.


Ключевые показатели эффективности (KPI) подразумевают, что при достижении всех целей нижнего уровня иерархии, главная цель достигается автоматически. Так, мы считаем, что вместе с публикацией серии статей о некой проблеме X (за KPI здесь взята мера — количество публикаций, цель нижнего уровня иерархии), научная проблема X оказывается решённой. Никто не сомневается в том, что решение научной проблемы сопровождается публикациями, но верно ли обратное?


Тем не менее, минимум последние 20 лет ученый мир живет с установкой, что эффективность исследований прямо пропорциональна публикационной активности. Вы делаете свою работу, отправляете её в журнал. В зависимости от импакт-фактора журнала (средняя величина, показывающая сколько цитирований имеет статья опубликованная в данном журнале за фиксированный период времени, обычно это три года) вам начисляются баллы.


Например, за две принятых статьи в престижный журнал с импакт-фактором 20 вы заработаете 40 баллов, а за двадцать статей в журнале рангом поменьше, с импакт-фактором 0.5, вы получите всего 10 баллов. Престижный журнал имеет придирчивых и дотошных рецензентов, его редактор выбирает актуальные и перспективные темы работ. Чем больше у вас баллов, тем выше шансы получить финансирование. Чем выше ваш индекс Хирша, тем выше ваш престиж и шансы получить грант.


О слабых сторонах и недостатках такого подхода к науке известно многое, мне не удастся перечислить все источники здесь, отмечу лишь два хороших поста на эту тему:



Проклятие закона Гудхарта


Закон (принцип) Гудхарта заключается в том, что когда экономический показатель становится целевой функцией для проведения экономической политики, прежние эмпирические закономерности, использующие данный показатель, перестают действовать. Своего рода это соотношение неопределенностей


$\Delta x \cdot \Delta p \ge \hbar/2$


где $\Delta x$ — погрешность нашего показателя (координаты цели, KPI), $\Delta p$ — погрешность меры воздействия (импульс, экономический стимул), а $\hbar/2$ — константа.


Так, сделав публикационную активность мерилом вклада ученого в решение научной проблемы и управляя научной деятельностью по показателю, добились того, что показатель перестал отражать реальность. Много публикуется — не значит, что делает что-то полезное. Равно и наоборот — вклад Григория Перельмана в решение проблемы Пуанкаре бесспорно значителен, но по современным меркам, как ученый он совершенно незаметен. Всего три статьи, просто в архиве препринтов, никаких журналов с высоким импакт-фактором.


Кто думает, что дело поправят новые индексы, правила рецензирования и критерии выдачи грантов — или наивен, или лукав. Закон Гудхарта опровергнуть сложно. Григорий Перельман находится по одну сторону — значительный вклад, незначительный KPI. Кто же находится по другую? Кто новый вид эволюционировавших исследователей?


Сверхпродуктивные и успешные


Журнал Nature опубликовал в 2018 году интересное статистическое исследование — Thousands of scientists publish a paper every five days. Список успешных ученых в открытом доступе — вот он! Какие выводы следуют из собранных данных?


Большинство гиперпродуктивных авторов (86%) — работают в области физики высоких энергий. Это ученые работающие на ускорителях частиц, в том числе на большом адронном коллайдере. Как правило, это крупные международные проекты и практически все задействованные люди вносят свою лепту. Сложившиеся правила таковы, что в авторы публикаций включают всех, нередко число соавторов превышает 1000 человек. Эти публикации исключены из статистики, так как цель была установить именно продуктивных "писателей".


Оставшиеся области — химия, медицина, компьютерные науки (информатика) и биология. Исследователи отправили по электронной почте письма 265 авторам с просьбой рассказать о том, как они попали в чрезвычайно продуктивный класс ученых. 81 ответ приведен в дополнительной информации. Общими ответами были: упорная работа; любовь к науке; наставничество очень многих молодых исследователей; руководство исследовательской группой или несколькими группами; широкое сотрудничество; работа в нескольких областях или в основных службах; наличие подходящих обширных ресурсов и данных; кульминация большого проекта; личные ценности, такие как щедрость и обмен знаниями; опыт и сон всего несколько часов в сутки.


Когда я читал эти ответы, моя реакция была — да ладно? Вы серьезно что ли?


Bellomo, Rinaldo: Ни для кого не загадка: это кривая нормального распределения с людьми на каждом хвосте. Для людей, находящихся в середине, каждый хвост будет выглядеть невероятным. Они правы. По определению, они правы. Гаусс гордился бы ими.


Читайте там же: есть победители, а есть неудачники, мы работаем 80 часов в неделю и успешны. Не хотелось бы занудствовать, но распределение Гаусса как раз исключает существование таких отклонений. Потому то его и называют — нормальное распределение.


Посмотрим на близкие к реальности причины.


… кардиологи публикуют больше работ после того, как становятся директорами (несмотря на тяжелые клинические и административные обязанности). Иногда ускорение бывает ошеломляющим: на пике своей продуктивности некоторые кардиологи публикуют в 10-80 раз больше работ за год по сравнению со своей среднегодовой продуктивностью, когда им было 35-42 года. Также часто наблюдается резкое снижение после передачи кафедры преемнику.


Оставлю это без комментариев.


Далее. Опрос гиперпродуктивных авторов показал, что в большинстве публикаций не соблюдался Ванкуверовский критерий авторства, то есть необходимое соблюдение следующих требований:


  1. участие в разработке или проведении эксперимента, или в обработке полученных данных
  2. участие/помощь в подготовке и редакции текста рукописи
  3. подтверждение опубликованного материала
  4. ответственность за содержание статьи

В реальности дело упрощается до первых двух пунктов. Подтверждение — автоматическое (если вы не хотите выпускать статью — явно отвечаете на email издательства, нет от вас ответа — не возражаете). Ответственность? Раз статью пропустили рецензенты, значит, они гарантируют, что там всё нормально. Учитывая, что рецензирование анонимное и практически всегда бесплатное, по факту, за материал статьи никто не отвечает. Воспроизводимость результатов страдает, да.


Новые способы увеличения продуктивности


Цитата из статьи: Увеличит ли любая какаха, которую мы поместим в графен, его электрокаталитический эффект? (Wang L., Sofer Z., Pumera M. Will any crap we put into graphene increase its electrocatalytic effect? // ACS Nano. – 2020. – Vol. 14. – №. 1. – Pp. 21-25.)


Располагая 84 достаточно стабильными химическими элементами (исключая благородные газы и углерод), можно подготовить 84 статьи о моноэлементном легировании графена; с двумя легирующими элементами имеем 3486 возможных комбинаций, с тремя — 95284, а с четырьмя элементами — почти 2×106 комбинаций.


Видите? Разбавили графен куриным помётом и его свойства реально стали лучше! Стоит ли удивляться, что именно в химии работают очень продуктивные учёные?


Рассмотрим этот способ детальнее. Однажды я готовил на пару капусту брокколи. Реактивы — вода, брокколи. Оборудование — обычная мультиварка. Как капуста была готова, я посмотрел, что осталось в чашке мультиварки. Там была коричневая жижа — многократно упаренный сок капусты. У меня есть детская ручка с УФ-светодиодом, вроде такой.
Фломастер-невидимка с УФ-фонариком.
Фломастер-невидимка с УФ-фонариком.


Посветив на разбавленную водой коричневую жижу я обнаружил люминесценцию раствора. Что же это такое? А это углеродные квантовые точки, вот что! Горячая тема исследований. Не верите? Пожалуйста, вот статья (не моя, к сожалению): Arumugam N., Kim J. Synthesis of carbon quantum dots from Broccoli and their ability to detect silver ions // Materials Letters. – 2018. – Vol. 219. – Pp. 37-40. Читайте. Вы сможете сделать свои квантовые точки тоже, например, из апельсинового сока. Ничуть не сложнее, а вас процитируют более 1200 раз.


Люминесценция раствора от пропаренной капусты.
Люминесценция раствора от пропаренной капусты.


Больше серьезности. Возьмем вместо мультиварки — тефлоновый автоклав и программируемую печь, воду непременно деионизированную. Вооружимся спектрофлуориметром, образец исследуем на просвечивающем электронном микроскопе… Зачем всё это? Чтобы описать в статье. Чтобы было о чем писать на нескольких страницах с библиографией.


У вас есть просвечивающий электронный микроскоп? Умеете на нем работать? Не беда если его нет. На помощь приходит гиперпродуктивный ученый. Встречайте: человек-на-приборе. Вот где они, герои публикационной активности. Всего лишь за небольшое дело, которое вас ни к чему не обязывает, вы включаете специалиста по физическим методам исследования в статью. Снимок — статья, спектр — еще статья, дело пошло, химия богата на образцы.


Странно, что авторы упомянутого исследования в Nature не обнаружили эту простую закономерность.


Неожиданным результатом стало то, что некоторые гиперпрофильные авторы разместили много публикаций в одном журнале. В этом отношении выделяются Acta Crystallographica Section E: Structure Reports Online (перезапущен в 2014 году как Section E: Crystallographic Communications, а краткие отчеты о структурных данных теперь публикуются в IuCrData) и Zeitschrift für Kristallographie New Crystal Structures. Три автора опубликовали более 600 статей в первом (Хун-Кун Фун, Сейк Венг Нг и Эдвард Тиекинк).


Ничего неожиданного. Эдвард Тиекинк, судя по его профилю, тот самый нужный специалист, без которого вы не опубликуете статью — он отвечает за выдачу результатов рентгеноструктурного анализа.


Заключение


Ради Бога, только не думайте, что я призываю пойти в науку и стать широко публикуемым соавтором, наслаждаться грантами, путешествиями на конференции и славой. Помните, это всё пирамида, схема Понци. Сегодня выгодно снимать спектры и превращать их в статьи, завтра — нет. Взлёт наук о материалах тоже не навсегда. Истории сегодняшнего успеха никак не рецепты завтрашнего. Если, конечно, не верить всерьёз мантрам вроде: упорная работа, меньше сна, сотрудничество с коллегами, увлеченность задачами, 80 часов работы в неделю… Здоровый сон важен, а показатели результативности — нет.


Моё мнение — наука переместится в R&D подразделения компаний и в лаборатории при кафедрах немногих высших учебных заведений. Прогноз, безусловно, спорный, но оптимистичный. Другое будущее в пирамиде даже представлять не хочется.




VPS от Маклауд недорогие и надежные.


Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!


Теги:ученыепубликациистатистикахимияvdsvpsнедорогой vpsсерверы
Хабы: Блог компании Маклауд Научно-популярное Химия
Всего голосов 130: ↑125 и ↓5 +120
Просмотры45.6K
Комментарии Комментарии 305

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки