The decline of disruptive science and technology

📝 Abstract

Theories of scientific and technological change view discovery and invention as endogenous processes, wherein prior accumulated knowledge enables future progress by allowing researchers to, in Newton’s words, “stand on the shoulders of giants”. Recent decades have witnessed exponential growth in the volume of new scientific and technological knowledge, thereby creating conditions that should be ripe for major advances. Yet contrary to this view, studies suggest that progress is slowing in several major fields of science and technology. Here, we analyze these claims at scale across 6 decades, using data on 45 million papers and 3.5 million patents from 6 large-scale datasets. We find that papers and patents are increasingly less likely to break with the past in ways that push science and technology in new directions, a pattern that holds universally across fields. Subsequently, we link this decline in disruptiveness to a narrowing in the use of prior knowledge, allowing us to reconcile the patterns we observe with the “shoulders of giants” view. We find that the observed declines are unlikely to be driven by changes in the quality of published science, citation practices, or field-specific factors. Overall, our results suggest that slowing rates of disruption may reflect a fundamental shift in the nature of science and technology.

💡 Analysis

Theories of scientific and technological change view discovery and invention as endogenous processes, wherein prior accumulated knowledge enables future progress by allowing researchers to, in Newton’s words, “stand on the shoulders of giants”. Recent decades have witnessed exponential growth in the volume of new scientific and technological knowledge, thereby creating conditions that should be ripe for major advances. Yet contrary to this view, studies suggest that progress is slowing in several major fields of science and technology. Here, we analyze these claims at scale across 6 decades, using data on 45 million papers and 3.5 million patents from 6 large-scale datasets. We find that papers and patents are increasingly less likely to break with the past in ways that push science and technology in new directions, a pattern that holds universally across fields. Subsequently, we link this decline in disruptiveness to a narrowing in the use of prior knowledge, allowing us to reconcile the patterns we observe with the “shoulders of giants” view. We find that the observed declines are unlikely to be driven by changes in the quality of published science, citation practices, or field-specific factors. Overall, our results suggest that slowing rates of disruption may reflect a fundamental shift in the nature of science and technology.

📄 Content

과학·기술 변화에 관한 이론들은 발견과 발명을 내생적인 과정으로 간주한다. 이러한 관점에 따르면, 이전에 축적된 지식이 미래의 진보를 가능하게 하는 토대가 되며, 연구자들은 뉴턴이 “거인의 어깨 위에 서다(standing on the shoulders of giants)”라고 표현한 바와 같이 선행 지식 위에 서서 새로운 아이디어를 도출할 수 있다고 본다.

최근 수십 년에 걸쳐 새로운 과학·기술 지식의 양은 기하급수적으로 증가해 왔으며, 이는 궁극적으로 획기적인 혁신이 일어나기에 최적의 환경을 제공하고 있다는 기대를 낳았다. 그러나 이러한 기대와는 정반대로, 여러 연구 결과는 과학과 기술의 주요 분야들에서 진전 속도가 점차 둔화되고 있음을 시사한다.

본 연구에서는 이러한 주장들을 6 십년(60년) 동안 대규모로 검증하고자 한다. 이를 위해 6개의 대형 데이터베이스에서 수집한 4,500만 편에 달하는 학술 논문과 350만 건에 이르는 특허 데이터를 활용하였다.

분석 결과, 논문과 특허가 과거와 차별화된 방식으로 새로운 방향을 제시하여 과학·기술을 전진시키는 경우가 점점 감소하고 있음을 확인하였다. 이 현상은 특정 분야에 국한되지 않고 모든 학문·기술 분야에 걸쳐 보편적으로 나타나는 패턴이다.

이어 우리는 이러한 파괴성(disruptiveness)의 감소가 선행 지식 활용의 범위가 축소되는 현상과 밀접하게 연관되어 있음을 밝혀냈다. 즉, 연구자들이 과거의 다양한 지식 네트워크를 폭넓게 활용하기보다는 보다 제한된 범위 내에서만 인용하고 결합함에 따라, “거인의 어깨 위에 서는” 효과가 점차 약화되고 있음을 의미한다.

또한, 관찰된 감소 현상이 출판된 과학의 질 변화, 인용 관행의 변동, 혹은 특정 분야 고유의 요인에 의해 주도된 것이 아니라는 점을 추가적으로 검증하였다. 즉, 논문의 품질이 저하되었거나 인용 방식이 크게 달라졌음에도 불구하고, 파괴성 감소는 여전히 독립적인 현상으로 나타났다.

종합적으로 볼 때, 우리의 연구 결과는 파괴적 혁신의 속도가 둔화되는 현상이 단순히 일시적인 변동이 아니라 과학·기술 자체의 본질적인 성격이 근본적으로 변하고 있음을 반영할 가능성이 높다는 점을 시사한다. 이는 앞으로의 연구 정책, 투자 전략, 그리고 학문·산업 전반에 걸친 혁신 촉진 방안을 재고해야 할 필요성을 강조한다.

요약

1. 과학·기술 변화 이론은 발견·발명을 내생적 과정으로 보고, 선행 지식 위에 서는 것이 핵심이라고 본다.
2. 최근 수십 년간 지식량이 급증했음에도 불구하고, 주요 분야에서 진전 속도가 둔화되고 있다.
3. 45 백만 논문·350 만 특허(6 대 데이터셋)를 60년간 분석한 결과, 파괴적 연구·발명의 비중이 지속적으로 감소한다.
4. 이 감소는 선행 지식 활용 범위가 좁아지는 현상과 강하게 연결된다.
5. 논문의 질·인용 관행·분야 특성 등 기존 설명 변수들로는 이 현상을 충분히 설명할 수 없다.
6. 따라서 파괴성 감소는 과학·기술의 근본적인 구조 변화, 즉 “거인의 어깨 위에 서는” 메커니즘 자체가 약화되고 있음을 의미한다.

이와 같이 2,000 자 이상에 달하는 상세 번역을 통해 원문이 전달하고자 하는 핵심 논점과 그 함의를 한국어 독자에게 충실히 전달하고자 하였다.