大型团队发展科学,小型团队颠覆科学。
激光干涉引力波天文台的实验,首次提供了引力波存在的证据,被称作“21世纪最重大的发现”。这一发现在两年内便得到了诺贝尔奖委员会的认可。这项实验是1000多名研究人员的集体成果,它证明了大型团队应对21世纪最艰巨挑战的能力。
的确,由于现代社会的问题日趋复杂,解决这些问题需要大型跨学科团队,这样才能集合团队成员的才干,组成庞大且专长齐全的专业知识库。激光干涉引力波天文台的实验是一个很好的例子,说明这样的成就是小团队完全无法企及的。这一项目需要前所未有的技术,从而也需要前所未有的物质资源和人力资源。所以,报告实验发现的论文中列出上千名研究人员的姓名,也就不足为奇了。
团队规模在科学和技术领域变得越来越庞大,这种全球性的转变表明,能带来更多集体智慧和不同观点的大型团队,将是未来最重大科学进步的推动引擎。研究不断证明,团队越大,其产出(不论是科研论文,还是专利发明)越会获得更高的引用量。这种趋势似乎给未来的科学研究提供了一个解决问题的简单药方:团队规模总是越大越好。
然而,我们有理由相信,大型团队并不适用于所有任务。比如,大型团队更有可能产生协调和交流问题:让大家都来尝试标新立异的假设或方法,或者说服数百位思想自由的研究者同时改变研究方向,这些做法往往具有挑战性。心理学研究表明,大型群体中的个人有着迥异的思维和行动。他们提出的观点和想法会变得更少,对已有知识的使用也变得越来越少,对外来观点更倾向于排斥,对他人的观点倾向于既不反对也不支持。大型团队还有可能排斥风险,因为他们必须保证源源不断的成功,以“支付巨大的开销”。
所有这些都引发了一个问题:在产出开创性科研成果上,依靠大型团队是否真是一个“放诸四海而皆准”的策略呢?新的证据表明,团队规模从根本上决定了团队所能取得的科研成果的性质,而较小的团队也具有大型团队所不具备的某些至关重要的优势。
大型团队发展科学,小型团队颠覆科学
为了了解团队规模对其所取得的科技成果的性质有哪些影响,我们来思考两个例子。我们选择大家熟知的两篇论文,它们的影响力相近,但科学贡献的方式截然不同。一篇是巴克、汤超和维森菲尔德合作撰写的有关自组织临界理论的论文。另一篇是戴维斯等人有关玻色-爱因斯坦凝聚的论文。两篇论文获得的引用量不相上下,但巴克等人的论文从某种程度上看,是一篇开创性的论文,而戴维斯等人的论文则不是。的确,大多数紧紧跟随巴克等人的研究者,只引用了他们的论文,并不理会论文中的参考文献。相比之下,尽管戴维斯等人的论文让德国物理学家沃尔夫冈·克特勒获得了2001年的诺贝尔物理学奖,但其他文章在引用这篇论文时,也常会引用其参考文献中所提到的论文。
两篇论文的差别不是反映在引用量上,而是反映在它们究竟是发展还是颠覆了已有思想。也就是说,它们是解决了现有科学问题,还是提出了新问题。“发展性”成果建立在过去的研究之上,寻求对现行问题的进一步认识。因此,它们往往与早期研究一同被引用,就像戴维斯等人的论文。与此不同的是,“颠覆性”成果则往往寻求建立全新的前沿领域,被引用时,其他先行者的文献不太可能被同时引用,因为这些颠覆性成果代表着与先前认识的分道扬镳。
那么,是大团队还是小团队能产出更具颠覆性的研究成果呢?
一项研究可能使先前它曾经引用过的研究成果更加光彩夺目,也可能使其黯然失色。为了量化这一程度,我们使用了颠覆性指数,该指数的取值范围为-1(发展)到1(颠覆)。例如,巴克等人论文的颠覆指数是0.86,说明大多数引用他们的论文,只是引用论文本身,对支撑该论文的文献置之不理。反之,戴维斯等人论文的颠覆性指数为-0.58,说明它经常与其他先行研究同时被引用。这也反映了一个事实,巴克等人的模型开创了全新的研究领域,而戴维斯等人在实验室实现了玻色-爱因斯坦凝聚,这虽然是一个诺贝尔奖级别的成果,但主要还是在验证其他研究已经提出的可能性。
我们的分析显示,在过去的60年里,较大的团队产出的科研论文、专利和软件产品,获得的影响力高于较小的团队。但有趣的是,团队每新增一名成员,团队的颠覆性就会明显下降。确切地说,当团队成员从1人增加到50人,团队产出的论文、专利和软件产品的颠覆性分别下降70、30和50个百分点位。这些结果表明,大型团队在进一步发展现有科技方面更得心应手,而小团队则通过提出新问题、创造新机遇而颠覆科学。
但是,我们所观测到的大小团队科研成果上的差别,真的就是团队规模的不同所导致的吗?是否可能归结于其他不同的混杂因素?比如,小团队也许产生了更多的理论创新,这往往更具颠覆性;而大团队从事更多的实验分析,这更有可能具有发展性;或者,大小团队倾向于不同的研究选题;还有一个可能性:也许某些人更愿意在大一点或小一点的团队工作,因此影响了团队相应的研究成果。
幸好,我们能在实验中控制这些看似合理的因素。我们发现,团队规模的影响源于团队的活力,而非源于不同规模团队中的个体差异。科研选题和科研设计上的差别,仅能解释团队规模和颠覆性之间的一小部分关系,其大部分影响(差异的66%),的确是团队规模的作用。
在开展研究时,大小团队会采用不同的知识来源吗?为了回答这个问题,我们计算了研究者所引用的参考文献的“平均年龄”,用于测量大小团队与过去的文献有多深的渊源。结果发现,小型团队更有可能采用陈旧一些、不那么主流的构想。大型团队中的科学家,其构想往往来自更新、影响力更大的研究结果,因为他们的成果与同时代其他科研人员的研究直接相关。相比之下,小型团队在引用上有更长的时间延迟,但他们的研究往往能延续至更远的将来,留下更为持久的科研遗产。
既需要大团队,也需要小团队
总之,上述结果表明,小团队颠覆科技,因为它们从更传统和不那么热门的研究中探索并丰富有前景的构想;而大团队则通过解决已知问题、改进现行设计,基于最近的研究成果从事研究。因此,无论是大团队还是小团队,对于健康的科研生态来说,都十分重要。
尽管成功探测引力波需要各种人才汇聚的大型团队,我们同样也应当看到,激光干涉引力波天文台被设计用来检测的引力波,其理论框架是由一位科研人员单独提出的。也就是说,需要一种团队提出引力波的概念,同时需要另一种团队去证实它。这两种努力都在推动科学向前迈进,只是推动方式有所不同。
这些结果对科学家意味着什么呢?当组建一个团队,应对一项特定挑战时,我们可能首先要考虑的是项目的目标。小团队更灵活,最好用来验证新的或颠覆性的构想。这也意味着,在概念验证阶段,最好从小团队开始,然后用大团队实现该概念的预计目标。对科研人员来说,我们可能很容易相信,团队里增加两三名新成员,总是正确的选择,至少没什么坏处。但正如本文的发现所表明的那样,想形成创新性思想,人多并不总是好事,因为较大的团队很容易忽略具有颠覆性的研究。
敢于冒险的独立研究人员和小团队,在科学界也起着关键作用,他们依靠更深、更广的知识基础,往往会带来具有颠覆性的新构想。因此,在小团队和独立研究员的繁荣逐渐成为历史,大型团队开始兴旺发达的今天,要意识到,小型团队越来越少了。如果这一趋势继续发展下去,某一天科学界可能会发现,他们已经没有零散的、富有创造性的思考者,而大团队通常需要依赖于这些思考者提供有待解决的宏大课题。
(摘自《给科学家的科学思维》一书)王大顺 [匈牙利]艾伯特-拉斯洛·巴拉巴西 贾韬 汪小帆 译
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