[论文解读] The advantages of interdisciplinarity in modern science

Moreno Bonaventura, Vito Latora+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2017

scientometrics and bibliometrics research参考文献 21被引用 5

一句话总结

本文提出了一种双重视角的跨学科框架——背景跨学科性（个体知识广度）和社会跨学科性（合作者多样性），并发现尽管适度的跨学科努力会降低绩效，但高度跨学科的科学家在所有职业阶段的表现均优于专业研究者。成功源于从多样化合作者中快速吸收知识，以及通过异质性网络实现协同的知识创造。

ABSTRACT

As the increasing complexity of large-scale research requires the combined efforts of scientists with expertise in different fields, the advantages and costs of interdisciplinary scholarship have taken center stage in current debates on scientific production. Here we conduct a comparative assessment of the scientific success of specialized and interdisciplinary researchers in modern science. Drawing on comprehensive data sets on scientific production, we propose a two-pronged approach to interdisciplinarity. For each scientist, we distinguish between background interdisciplinarity, rooted in knowledge accumulated over time, and social interdisciplinarity, stemming from exposure to collaborators' knowledge. We find that, while abandoning specialization in favor of moderate degrees of background interdisciplinarity deteriorates performance, very interdisciplinary scientists outperform specialized ones, at all career stages. Moreover, successful scientists tend to intensify the heterogeneity of collaborators and to match the diversity of their network with the diversity of their background. Collaboration sustains performance by facilitating knowledge diffusion, acquisition and creation. Successful scientists tend to absorb a larger fraction of their collaborators' knowledge, and at a faster pace, than less successful ones. Collaboration also provides successful scientists with opportunities for the cross-fertilization of ideas and the synergistic creation of new knowledge. These results can inspire scientists to shape successful careers, research institutions to develop effective recruitment policies, and funding agencies to award grants of enhanced impact.

研究动机与目标

• 调查专业化研究与跨学科研究职业对科研成功的影响差异。
• 考察个体知识广度（背景跨学科性）以及对合作者知识的接触程度（社会跨学科性）对科研表现的影响。
• 分析合作网络在促进科学家之间知识扩散、获取与创造中的作用。
• 评估成功科学家是否战略性地将其个人智力多样性与合作者的多样性相匹配。
• 通过识别维系长期科研影响力的作用机制，为科研政策与职业策略提供依据。

提出的方法

• 本研究使用美国物理学会（APS）和自然科学数据集中的大规模引文与合作数据。
• 通过背景熵 $B_i$ 衡量背景跨学科性，反映作者发表作品组合中主题的异质性。
• 通过社会熵 $S_i$ 衡量社会跨学科性，反映合作者所带来知识来源的多样性。
• 作者将引文数量作为科研成功的代理指标，追踪职业生涯中的表现趋势。
• 通过从合作者处获取的新知识比例 ($\langle\chi_i\rangle$) 和获取时间 ($\langle\xi_i\rangle$) 建模知识吸收过程。
• 分析整合了文献计量学、网络科学与认知科学，以建模科学家如何利用外部知识源。

实验结果

研究问题

• RQ1 背景跨学科性（个体知识广度）如何影响不同职业阶段的科研表现？
• RQ2 社会跨学科性（合作者多样性）在多大程度上能够预测科研成功？
• RQ3 成功科学家是否表现出更快的知识吸收速度，并在新跨学科领域更早发表成果？
• RQ4 个体智力多样性与合作网络多样性之间是否存在战略匹配？
• RQ5 合作如何促进知识重组并催生新颖的科学洞见？

主要发现

• 高度跨学科的科学家在所有职业阶段均优于专业研究者，科研成功与背景熵呈U型关系。
• 社会熵较高的科学家——即接触多样化合作者的科学家——比合作网络同质的科学家具有更高的引文影响力。
• 成功科学家能吸收更大比例的合作者知识 ($\langle\chi_i\rangle$)，且吸收速度更快，从接触至获取知识的时间间隔更短 ($\langle\xi_i\rangle$)。
• 高度成功的科学家战略性地将其自身研究背景的多样性与合作者网络的多样性相匹配，从而增强知识重组能力。
• 合作不仅促进知识扩散，还实现协同的知识创造，尤其在异质性网络中更为显著。
• 跨学科性的优势随时间推移而增强，智力多样性在职业生涯后期带来更大的回报。