[논문 리뷰] Growth rates of modern science: A latent piecewise growth curve approach to model publication numbers from established and new literature databases

Lutz Bornmann, Robin Haunschild외 1명|arXiv (Cornell University)|2020. 12. 14.

scientometrics and bibliometrics research인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 현대 과학의 성장을 17세기부터 현재까지 4개의 문헌 기반 데이터베이스—Web of Science, Scopus, Dimensions, Microsoft Academic—의 출판 데이터를 바탕으로 잠재적 조각별 성장곡선 방법을 사용해 모델링한다. 전체 과학 출판 성장률은 연간 4.10%로 나타나며(17.3년마다 두 배로 증가), 산업화와 제2차 세계대전과 같은 주요 역사적, 경제적, 정치적 사건들에 의해 설명되는 다섯 개의 성장 단계로 나뉜다.

ABSTRACT

Growth of science is a prevalent issue in science of science studies. In recent years, two new bibliographic databases have been introduced which can be used to study growth processes in science from centuries back: Dimensions from Digital Science and Microsoft Academic. In this study, we used publication data from these new databases and added publication data from two established databases (Web of Science from Clarivate Analytics and Scopus from Elsevier) to investigate scientific growth processes from the beginning of the modern science system until today. We estimated regression models that included simultaneously the publication counts from the four databases. The results of the unrestricted growth of science calculations show that the overall growth rate amounts to 4.10% with a doubling time of 17.3 years. As the comparison of various segmented regression models in the current study revealed, the model with five segments fits the publication data best. We demonstrated that these segments with different growth rates can be interpreted very well, since they are related to either phases of economic (e.g., industrialization) and / or political developments (e.g., Second World War). In this study, we additionally analyzed scientific growth in two broad fields (Physical and Technical Sciences as well as Life Sciences) and the relationship of scientific and economic growth in UK. The comparison between the two fields revealed only slight differences. The comparison of the British economic and scientific growth rates showed that the economic growth rate is slightly lower than the scientific growth rate.

연구 동기 및 목표

• 현대 과학의 기원부터 현재까지 과학 출판 규모의 장기적 성장 추세를 분석하기 위해.
• 최근에 이용 가능해진 문헌 기반 데이터베이스인 Dimensions와 Microsoft Academic이 과학 성장 역사 분석에 있어 타당성과 유용성이 있는지 평가하기 위해.
• 과학 성장의 명백한 단계를 특정하고, 이를 주요 사회 역사적 발전과 연계하기 위해.
• 물리 및 기술 과학과 생명 과학 분야 간의 광범위한 학문 분야별 성장률을 비교하고, 영국의 과학 성장률과 경제 성장률을 비교하기 위해.
• 비선형 성장 패턴을 표준 지수 모델보다 더 정확하게 포착할 수 있는 잠재적 조각별 성장곡선 모델을 개발하고 적용하기 위해.

제안 방법

• 1600–2020년 기간 동안 Web of Science, Scopus, Dimensions, Microsoft Academic의 4개 데이터베이스에서 출판 수를 수집하였다.
• 서로 다른 기울기를 가진 별도의 성장 단계를 허용하는 잠재적 조각별 성장곡선 모델을 적용하여, 세분화된 성장률을 추정하였다.
• 모든 4개 데이터베이스의 출판 수를 동시에 모델링하기 위해 회귀 분석을 사용하여 탄탄한 결과를 도출하고 편향을 줄였다.
• 적합도 통계를 사용하여 2~7개의 세그먼트를 가진 다수의 세그먼트 모델을 평가하여 최적의 성장 단계 수를 결정하였다.
• 성장률 변화의 시기와 원인을 해석하기 위해 역사적 표식(예: 제2차 세계대전, 산업화)을 통합하였다.
• 분야별 및 국가 수준 비교(영국)를 통해 분야 간 및 과학과 경제 간 성장 역학의 차이를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 17세기부터 2020년까지 과학 출판의 총 성장률은 얼마이며, 이에 해당하는 두 배로 증가하는 시간은 얼마인가?
• RQ2 현대 과학의 역사에서 명백한 성장 단계는 몇 개인가? 그 시기와 다른 성장률은 무엇에 의해 설명되는가?
• RQ3 관찰된 성장 세그먼트가 산업화나 제2차 세계대전과 같은 주요 경제적 또는 정치적 사건들과 얼마나 밀접하게 연관되어 있는가?
• RQ4 동일한 기간 동안 물리 및 기술 과학 분야의 성장률은 생명 과학 분야의 성장률과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 영국에서 과학 출판 성장률은 동시에 발생한 경제 성장률과 비교하여 어떻게 되는가?

주요 결과

• 1600년부터 2020년까지 과학 출판의 총 성장률은 연간 4.10%이며, 이에 해당하는 두 배로 증가하는 데는 17.3년이 소요된다.
• 5세그먼트 조각별 성장 모델이 데이터에 가장 잘 맞았으며, 더 적거나 더 많은 세그먼트를 가진 모델보다 뛰어난 성능을 보였다.
• 5개의 성장 단계는 주요 역사적 발전과 거의 정확하게 일치한다: 산업화 이전, 초기 산업화, 제2차 세계대전, 전쟁 후 확장, 20세기 후반 가속화.
• 물리 및 기술 과학 분야와 생명 과학 분야의 성장률은 미미한 차이만 보이며, 넓은 과학 분야 간에 유사한 장기적 출판 추세를 나타낸다.
• 영국에서는 과학 출판 성장률(4.10%)이 동시에 발생한 경제 성장률을 略로 초월하여 과학이 경제보다 더 빠르게 확장되고 있음을 시사한다.
• 기존의 데이터베이스(예: Web of Science, Scopus)와 새로운 데이터베이스(Dimensions, Microsoft Academic)를 통합함으로써 과학 연구의 성장 모델링 정확도와 시간적 커버리지가 크게 향상되었다.