Studie untersucht, wie viele Wissenschaftler eine Region braucht, um auf einem Gebiet eine Vorherrschaft zu erlangen

Um herauszufinden, wie viele Wissenschaftler eine Region benötigt, um in einer Disziplin führend zu werden, haben Forscher des Complexity Science Hub Millionen von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt verfolgt. Ihr Ergebnis: Es gibt keine kritische Masse an Wissenschaftlern, aber man muss Vorreiter sein. Regionen können später aufholen, aber das kostet viel.

Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Chaos, Solitonen & Fraktale.

Wenn Sie ein Restaurant eröffnen möchten, müssen Sie zunächst in Kellner, Köche, Einrichtungen und Ausrüstung investieren, um später profitabel zu sein. „Politische Entscheidungsträger und Investoren einer Region stehen vor einer ähnlichen Situation. Wenn sie sich entscheiden, in ein neues Forschungsfeld zu investieren, müssen sie an einem bestimmten Punkt führend sein, um profitabel zu sein“, erklärt CSH-Forscher Vito DP Servedio.

Dafür brauchen sie finanzielle Mittel und Wissenschaftler. „Frühzeitige Investitionen in aufstrebende Forschungsgebiete sind ein wichtiger Faktor für die wissenschaftliche Dominanz“, sagt Servedio. Sobald der Pionier ein Gebiet oder eine Technologie etabliert hat, bewegen sich Forscher auch eher in dieses neue, anregende Umfeld.

Dieses „Werde-reich-reicher“-Phänomen liegt der Entwicklung wissenschaftlicher Stärke in einer Region zugrunde. Und die Mobilität von Wissenschaftlern treibt die Entwicklung wissenschaftlicher Disziplinen voran. Die Frage ist also, wie viele Wissenschaftler muss eine Region einstellen, damit andere Wissenschaftler ihr Umfeld attraktiv finden und sich ihren Einrichtungen anschließen?

Keine kritische Masse

Das Team fand keine Beweise für die Existenz einer Mindestanzahl von einzustellenden Forschern. Mit anderen Worten, es gibt keine kritische Masse, um ein neues Forschungsfeld erfolgreich zu starten und weiterzuführen. Dabei konzentrierten sich die Wissenschaftler auf drei wissenschaftliche Bereiche: Halbleiter, embryonale Stammzellen (ESC) und Internetrecherche.

„Das widerspricht in gewisser Weise der landläufigen Meinung, dass man eine Mindestanzahl oder kritische Masse an Forschenden braucht, um ein Feld erfolgreich zu machen. In unserer Studie zeigt sich, dass dem nicht so ist“, sagt Stefan Thurner vom CSH.

Tatsächlich scheinen Regionen erfolgreich zu sein, wenn es ihnen gelingt, früh auf einen Zug aufzuspringen und Pioniere auf einem Gebiet zu werden. „Wir stellen auch fest, dass Regionen, die früh in neue Technologien einsteigen, die entsprechenden Wissenschaftsfelder in Zukunft tendenziell dominieren, wie es der gesunde Menschenverstand vermuten lässt“, erklärt Thurner.

China: Teure Aufholjagd

Wenn eine Region kein Pionier war, aber dennoch die Führung in einem bestimmten Forschungsgebiet erreichen will, muss sie außerordentliche Anstrengungen unternehmen, um aufzuholen. „Strategische Eingriffe müssen über Jahrzehnte fortgesetzt werden, um um eine führende Position auf einem Gebiet zu konkurrieren, wie sich beispielsweise in der chinesischen Halbleiterwissenschaft zeigt, wo der Aufholprozess Ende der 1970er Jahre begann und heute zu einer dominierenden Rolle geführt hat. “, sagt Servedio.

Ein von den Forschern eigens entwickeltes Modell kann das Entwicklungsmuster Chinas erklären – wie sie bestimmte Forschungsgebiete übernehmen und die Zahl der dort publizierenden Wissenschaftler steigern.

„Schließlich hat China einige der am schnellsten wachsenden Institutionen weltweit. Mit unserem Modell können Sie deutlich sehen, dass China die Lücke zu den USA schließt, möglicherweise enorme Kosten übernimmt, aber auch seine Fähigkeit unter Beweis stellt, sich effektiv und mit großer Wirkung zu engagieren Während First Mover in manchen Zusammenhängen einen Vorteil haben, ist es für Nachzügler nicht unbedingt unmöglich, First Mover in einem wissenschaftlichen Bereich einzuholen oder sogar zu übertreffen“, sagt CSH-Forscherin Márcia R. Ferreira.

Drei Forschungsfelder und Millionen Daten

Mit Hilfe der Dimensions-Datenbank konnten die Forscher am CSH Wissenschaftler verfolgen, die sich in drei Bereichen – nämlich Halbleiter, embryonale Stammzellen (ESC) und Internetforschung – durch Regionen der Welt bewegten (sie leiteten diese Bewegungen von den Zugehörigkeiten der Wissenschaftler ab).

„Auf diese Weise haben wir Daten aus mehreren Jahrzehnten mit Informationen zu Millionen von Publikationen, 20 Millionen Forschern und mehr als 98.000 Forschungseinrichtungen weltweit analysiert“, sagt Servedio.

Im Bereich der Halbleiterforschung verfolgten sie zwischen 1941 und 2019 5.062.639 Artikel und 2.011.170 Forscher in 1.633 Regionen weltweit; im Bereich der Stammzellenforschung verfolgten sie im gleichen Zeitraum 1.083.100 Artikel und 752.575 Forscher in 1.161 Regionen weltweit; und im Bereich der Internetrecherche verfolgten sie zwischen 1956 und 2019 246.953 Artikel und 109.098 Forscher in 1.032 Regionen weltweit.

„Unsere Ergebnisse zeigen deutlich: Wenn Regionen in einem Bereich führend werden wollen, müssen sie versuchen, sich frühzeitig zu engagieren. Ein Aufholen ist möglich, aber mit enormen Kosten verbunden“, stellen Thurner und Servedio fest.

„Dennoch ist unser Modell des wissenschaftlichen Kapazitätsaufbaus eine Vereinfachung. Es gibt noch andere Faktoren, die zum Erfolg eines Feldes beitragen, das wir hier noch nicht erforschen konnten und das Gegenstand zukünftiger Analysen sein wird“, sagt Ferreira.