Часть 1. Технологии и данные – «топливо» современной науки

Давайте задумаемся, насколько сложными стали научные наблюдения в наше время, ведь сейчас необходимо учитывать огромное количество исследований и сортировать колоссальные объемы информации. В 2009 г. исследователи из Университета Оттавы отметили, что после 1665 г. было опубликовано более 50 млн научных работ, а в наше время ежегодно публикуется около 7,5 млн.

Существует расхожий миф о том, что глава Патентного ведомства США Чарльз Холланд Дуэлл^[34] в конце XIX в. заявил: «Все, что можно изобрести, уже изобрели», – и предложил на этом основании закрыть патентное ведомство. На самом деле его высказывание в 1902 г. звучало следующим образом: «По моему мнению, все предыдущие достижения в различных направлениях изобретательства окажутся совершенно незначительными по сравнению с тем, что нас ожидает в нынешнем столетии. Я бы хотел иметь возможность прожить свою жизнь снова, чтобы увидеть чудеса, находящиеся на нашем пороге».

Научные исследования и публикации

Вселенная научных исследований поистине безгранична, но наука старается измерить даже то, у чего нет границ, погружаясь и открывая шаг за шагом все то, что остается еще скрытым. Это очень напоминает работу нашего мозга, его нейронной природы. Именно необходимостью измерения научного мира обусловлено появление и использование множества метрик, позволяющих это сделать с разной степенью абстрактности, и с этого количественного описания важнейшей области человеческой деятельности, обеспечивающей эволюцию нашего существования, мы и начнем. Прежде чем переходить непосредственно к показателям, представляющим определенный интерес для анализа, следует упомянуть крупнейшие организации и исследовательские центры, собирающие, обобщающие, классифицирующие, анализирующие и публикующие информацию обо всех значимых научных публикациях и текущем состоянии научно-технического прогресса по всему миру:

 Clarivate^[35] является одной из крупнейших в мире компаний, специализирующихся на сборе, классификации, анализе и предоставлении информации для международных и национальных государственных и коммерческих организаций, позволяющей им планировать свое развитие и инновационную деятельность. Clarivate на платной основе предоставляет всю самую значимую информацию на основе собранных гигантских массивов данных по всему миру, а также готовит аналитические отчеты с глубокими экспертными комментариями. Компания является глобальным партнером множества клиентов, в числе которых научные, исследовательские и учебные учреждения, некоммерческие организации, технологические корпорации и многие другие. Компания обеспечивает управление несколькими информационными платформами, включая Платформу формирования индексов Web of Science и связанных с ними продуктов и услуг, функционирование которой обеспечивает Институт научной информации (ISI). Выборочные, структурированные и полные данные в Web of Science предоставляют исчерпывающую информацию о вкладе и ценности самых влиятельных научных и исследовательских журналов и представителей научного сообщества. В Web of Science реализовано взаимодействие с национальными сервисами, такими как Китайская база данных научных цитирований (CSCD – Chinese Science Citation Database)^[36], Японская база данных цитат (CJP – Citation Database for Japanese Papers)^[37], Корейский индекс научного цитирования^[38], Научная электронная библиотека стран Латинской Америки (SciELO – Scientific Electronic Library Online)^[39], Арабский индекс цитирования (ARCI – Arabic Citation Index)^[40], Российский индекс научного цитирования (РИНЦ)^[41] и соответствующие сервисы других стран.

 Scopus^[42] считается крупнейшей базой данных, содержащей аннотации и сведения о цитировании рецензируемой литературы, в том числе научных журналов, книг и материалов конференций. На 2022 г. насчитывала свыше 84 млн записей и около 10 000 обновляемых статей ежедневно. Scopus предоставляет комплексный обзор результатов международных исследований в области технологий, медицины, социальных наук, искусства и гуманитарных наук. Scopus создана издательством Elsevier^[43], одним из лидеров в области информации и аналитики в научной сфере. Elsevier активно развивает сервисы, основанные на классификации и обработке научной информации. Один из них – информационная система Digital Commons Data^[44].

 Сервис Google Scholar^[45] – бесплатная поисковая система по научным публикациям, запущенная компанией Google, с использованием технологий поиска, разработанных инженерами компании. Поисковые роботы индексируют метаданные и осуществляют полнотекстовый поиск по всем видам научной литературы с возможностью классифицировать и ранжировать их. На сегодняшний день Google Scholar считается крупнейшей в мире академической поисковой системой и интегрирована с сервисами Google Patents^[46] и Google Books^[47], совместно с которыми использует единые технологические решения, позволяющие обеспечить богатую функциональность в экосистеме сервисов Google.

 Сервис публикаций научных статей PeerJ^[48], который фактически является рецензируемым научным журналом. Журнал придерживается политики публикаций работ, имеющих научную значимость, в следующих областях знаний: науки о жизни и окружающей среде; компьютерные науки; физическая химия; органическая химия; неорганическая химия; аналитическая химия и материаловедение. Для публикаций журнал использует интернет-технологии, а также модель, предполагающую оплату публикаций за счет авторов, и предлагает авторам пожизненное членство в издательстве, что дает им возможность публиковать некоторое количество своих статей бесплатно.

 Платформа для обмена академическими исследованиями Academia^[49], предоставляющая бесплатный доступ и позволяющая знакомиться с результатами исследований, рецензиями, статьями и публикациями, используя многочисленные поисковые и аналитические инструменты, экспертную оценку надежности и достоверности размещенных материалов. В 2022 г. в рамках проведения раунда D одноименная компания – создатель платформы Academia привлекла $23 млн. При этом отметим, что раунд возглавил Tencent при участии таких известных фондов, как Khosla Ventures, Spark Capital и True Ventures.

Логично, что одним из косвенных показателей науки как индустрии можно считать отношение к научному миру в обществе, измеряемое огромным количеством метрик, в частности популярностью, международным авторитетом и престижем научных изданий. Познакомим читателя с рейтингом самых престижных научных журналов мира, сформированным на показателях средневзвешенного количества цитирований публикаций в указанных журналах за три предыдущих года. Рейтинг составлен международной рейтинговой организацией Scimago Journal & Country Rank на основе данных Scopus по состоянию на апрель 2023 г., включающих 27 955 изданий (табл. 1).

Одним из важнейших показателей, по которым оценивают состояние науки в той или иной стране, является количество статей в научных изданиях (в том числе указанных выше), индексируемых в Scopus. Далее приведем информацию о числе публикаций с разбиением по странам, к которым принадлежат авторы этих статей, по состоянию на апрель 2023 г. (рис. 2).

Количество статей, индексируемых исключительно Scopus, в одном лишь 2022 г. составляет 5 134 621 научную публикацию. Что же тогда можно сказать обо всем объеме научных данных – структурированных и неструктурированных, каталогизированных, очищенных, сортированных и несортированных, анализируемых и многих других? «Мы живем в цифровом мире, ежедневно генерируя умопомрачительные объемы данных»^[50].

Таблица 1. Рейтинг 50 самых престижных научных журналов мира^[51]

Рис. 2. Статьи в научных изданиях, индексируемых в Scopus в 2022 г.^[52]

Какие же направления научных исследований наиболее перспективны с точки зрения научно-технического прогресса современного мира, веры в их инновационный потенциал и будущую востребованность? В какие научные исследования верят компании – технологические лидеры современного мира, превращающиеся в главных инвесторов и проводников научно-технического прогресса? Это заслуживает отдельного анализа, именно это привело нас к тому, что «знание, которое связано с информацией, но не идентичное ей»^[53], переживает такой же взрывной рост, как и информация, лежащая в его основе. Число научных статей, публикуемых ежегодно, в последние десятилетия растет двузначными темпами.

Помимо количества научных статей, еще одним важнейшим индикатором состояния науки и ее инновационного потенциала является их качество, определяемое количеством цитирований этих публикаций в научных изданиях, индексируемых в Scopus, поскольку демонстрирует актуальность и востребованность этих публикаций в новых исследованиях. С учетом того, что за последние несколько лет показатель цитирований достиг 9 071 122 публикаций, можно считать его достаточно объективным. Из довольно поверхностного изучения этой информации можно сделать интересные выводы относительно основных векторов развития глобальной научной мысли. Прежде всего, не перегружая читателя деталями, представим наиболее популярные направления научных исследований на основе общего количества цитирований по состоянию на 1 сентября 2022 г.^[54] (табл. 2).

Таблица 2. Популярные направления научных исследований по состоянию на 1 сентября 2022 г.

Изобретения и патенты

Помимо развития теоретической науки, важным измерением является применимость подобных открытий в жизни. Измерить это можно с помощью патентов на новые изобретения, лекарства, алгоритмы и т. д. «За прошлый век ежегодное число заявок на патенты во всем мире выросло по экспоненте»^[55]. По данным исследования WIPO IP FACTS AND FIGURES 2022^[56], по итогам 2021 г.^[57] количество заявок на патенты в мире увеличилось на 3,6 %, на полезные модели^[58] отмечено снижение на 2,5 %, количество заявок на товарные знаки выросло на 5,5 %, а на промышленные образцы – на 9,2 %, в абсолютных цифрах было подано 3 401 100 патентных заявок, 18,1 млн заявок на товарные знаки и 1,5 млн на промышленные образцы. Полезные модели продемонстрировали небольшое снижение количества заявок до 2,9 млн по сравнению с ростом годом ранее на 28,1 %.

Если говорить об общем количестве действующих патентов в мире, то оно выросло за 2020 г. на 5,9 % и достигло примерно 15,9 млн. Наибольшее количество действующих патентов зарегистрировано в США – 3,3 млн, Китае – 3,1 млн, Японии – 2 млн.

В 2021 г. в мире было зарегистрировано 16,5 млн действующих патентов (рост 4,2 %), из которых на Китай приходится 3,6 млн, на долю США – 3,3 млн, Японии – 2 млн. Также в мире насчитывалось 73,7 млн действующих регистраций товарных знаков (рост 14,3 % по отношению к показателю 2020 г.), самое большое количество из которых приходится на Китай – 37,2 млн, США – 2,8 млн, Индию – 2,6 млн.

Количество действующих регистраций промышленных образцов в мире достигло 5,3 млн, продемонстрировав рост на 10,9 %, а лидерами по этому показателю оказались Китай – 2,6 млн, Республика Корея – 388 500 и США – 381 549.

Статистика по национальным ведомствам, регламентирующим и регистрирующим интеллектуальную собственность, демонстрирует количество патентных заявок, поданных за 2021 г. (рис. 3).

Рис. 3. Количество патентных заявок по странам

Анализируя поданные патентные заявки в различных разрезах, можно извлечь колоссальный объем уникальной и полезной информации, выявить сильные и слабые направления научной деятельности разных стран, их специализацию по индустриальным исследованиям. Например, наибольшее количество заявок Китая (10 % всех опубликованных заявок), США (12,2 %) и Республики Корея (8,4 %) подавались по разделам компьютерных технологий; заявки в Японии (9,9 %), Германии (9,1 %) и Южной Корее (8,4 %) – по разделам электротехники; США – по медицинской технике (9,0 %) и цифровым коммуникациям (7,6 %); Германии (10,6 %) и Японии (6,2 %) – по разделам транспорта.

Приведенные выше данные отражают продолжающийся рост наукоемких исследований во всем мире и их концентрацию в различных направлениях научной и экономической деятельности. Как мы увидим ниже, большинство таких научных открытий и достижений стали возможными благодаря растущей вычислительной мощности и новым технологиям анализа увеличивающихся объемов данных.

Научный и инновационный потенциал мировых держав определяется по многим показателям, и один из важнейших из них – национальные расходы на научные исследования и опытно-конструкторские работы^[59].

Мировые расходы на НИОКР с 2000 г. выросли в 3 раза: с $726 млрд в 2000 г. до примерно $2,4 трлн в 2019 г. Лидерство по объемам инвестиций в научные исследования принадлежит Соединенным Штатам, занимающим долю в размере около 27 % всех глобальных инвестиций в исследования и разработки. Сопоставимый объем инвестиций в науку направляет Китай – около 22 % всех мировых расходов на НИОКР. В абсолютных цифрах страны-лидеры в 2019 г. по бюджетным ассигнованиям в R&D расположены в следующем порядке:

Ежегодный прирост расходов на НИОКР Китая, составлявший в среднем 10,6 % в год с 2010 по 2019 г., значительно превышает аналогичный показатель США – в среднем 5,4 % в год в тот же период. что привело к снижению доли США в глобальных НИОКР с 29 до 27 %, при этом в последние годы рост инвестиций в НИОКР в Китае замедлился до уровня, аналогичного США.

Интенсивность НИОКР^[60] в США в течение почти двух десятилетий колебалась от 2,5 % до чуть менее 3,0 % в год, при этом в 2019 г. впервые за этот период превысила 3,0 %. Наибольший рост интенсивности НИОКР наблюдался в Южной Корее – с 2,1 % в 2000 г. до 4,6 % – в 2019 г. и Китае – с 0,9 до 2,2 % соответственно. Этот показатель вырос и в Германии – с 2,4 до 3,2 %.

Разложим структуру НИОКР на три составляющие: фундаментальные^[61] и прикладные^[62] исследования, экспериментальные разработки – и проанализируем ее более детально. Оказывается, США обеспечивает бóльшую долю финансирования фундаментальных исследований в рамках НИОКР, чем Китай, в то время как КНР больше, чем США, тратит на финансирование экспериментальных разработок от общего объема в своих бюджетах на науку. Так, расходы США на экспериментальные разработки в 2018 г. составили $388,6 млрд, а Китай израсходовал $387,9 млрд, то есть примерно одинаковые суммы в абсолютных цифрах. При этом на фундаментальные исследования США направили $101,1 млрд, а Китай – «всего» $26 млрд по итогам 2018 г. Некоторые страны, как, например, Франция, направляют на финансирование фундаментальной науки большую долю в процентном соотношении от своих научных расходов, но ни одна из стран не тратит больше, чем США и Китай, в абсолютном выражении.

В большинстве стран с крупнейшими бюджетами, направляемыми на НИОКР, корпоративный сектор финансирует большую часть исследований, то есть 60 % и более, а в таких странах, как Китай, Япония, Южная Корея, – более 75 %.

В качестве примера приведем статистику по США, где компании потратили $538 млрд на исследования и разработки в 2020 г., что на 9,1 % больше, чем в 2019 г. Финансирование из собственных источников компаний составило $466 млрд в 2020 г., что на 8,7 % больше, чем в 2019 г. В 2020 г. из $538 млрд, которые компании потратили на исследования и разработки, 36 млрд (7 %) были потрачены на фундаментальные исследования, 76 млрд (14 %) – на прикладные исследования и 426 млрд (79 %) – на развитие. Довольно интересно выглядит отраслевая структура по классификации NAICS^[63] корпоративных расходов на НИОКР в США, приведем основные направления инвестиций (рис. 4).

Рис. 4. Инвестиции на НИОКР по отраслям экономики

Довольно интересно, что американские компании, которые проводили или финансировали НИОКР, сообщили о чистых продажах на внутреннем рынке в размере $11 трлн в 2020 г. При этом для всех отраслей интенсивность НИОКР составила 4,8 %: для производства – 5,4 %; а для непроизводственной сферы – 4,1 %. Производственными отраслями с высоким уровнем интенсивности исследований и разработок в 2020 г. были фармацевтические препараты и лекарства (код 3254 по классификации NAICS) – 16,6 %, компьютерные и электронные продукты (NAICS 334) – 13,1 % и аэрокосмические продукты и запчасти (NAICS 3364) – 8,5 %. Среди непроизводственных отраслей наиболее высокий уровень интенсивности исследований и разработок демонстрировался в сфере услуг по научным исследованиям и разработкам (NAICS 5417) – 36,4 %, производства программного обеспечения (NAICS 5112) – 13,9 % и услуг по проектированию компьютерных систем (NAICS 5415) – 10,7 %.

Хотя корпоративный сектор США выполняет большую часть НИОКР, другие организации (включая государственные и местные власти, федеральные учреждения, высшие учебные заведения, неакадемические некоммерческие организации) также финансируют НИОКР в США. Во многом благодаря участию корпораций был обеспечен рост финансирования НИОКР с 2010 по 2020 г., из которого на корпоративный сегмент пришлось около 88 %^[64].

Учитывая, что американский корпоративный сектор является крупнейшим инвестором в научные исследования и разработки, обеспечивая экономику США новейшими технологиями в различных направлениях деятельности, это позволяет ей на протяжении вот уже нескольких десятилетий оставаться локомотивом мировой экономики, увлекая за собой весь остальной мир к беспрецедентным достижениям научно-технического прогресса, подавляющее большинство которых являются решениями компаний из США. Подобная экспансия американских товаров и услуг позволяет им за счет глобального присутствия и огромных доходов обеспечивать колоссальный приток инвестиций в свои научные и исследовательские программы, большая часть которых сосредоточена в США.

Неудивительно, что компании, обладающие крупнейшими бюджетами на исследования и разработки, являются технологическими гигантами и по совместительству крупнейшими компаниями мира (рис. 5). Согласно данным, собранным Nasdaq.com, первое место в мире по расходам в НИОКР занимает Amazon. Ее инвестиции в исследования и разработки в 2020 г. составили $42,7 млрд, или около 11 % ее доходов. На втором месте разместилась компания Alphabet, которая инвестировала в R&D $27,6 млрд, что составляет 15 % ее совокупного дохода. Третью строчку занимает китайская компания Huawei, которая потратила на инновации $22 млрд, что соответствует 16 % ее дохода. Компания Meta Platforms, Inc.^[65]