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Verliert die weltweite Forschung an Innovationskraft?

Laut einer kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift «Nature» veröffentlichten Studie erleben wir weltweit einen deutlichen Rückgang disruptiver Innovationen. Eine neue Studie der Universität Basel kommt nun zu einem anderen Schluss.
In der Pharmabranche hat die Zahl disruptiver Patente zugenommen. Dopamin unter einem Lichtmikroskop. (Bild: Keystone)

Anfang 2023 geriet die Medienwelt in Aufruhr. Den Ausschlag gab die renommierte Fachzeitschrift «Nature». In der Zeitschrift erschien eine Studie mit dem Titel «Papers and Patents Are Becoming Less Disruptive over Time»[1] – auf Deutsch: Wissenschaftsbeiträge und Patente werden immer weniger bahnbrechend. Die Autoren der Studie sind Michael Park, Erin Leahey und Russell J. Funk. Die «New York Times» reagierte umgehend auf die Veröffentlichung und fragte: Wo sind die grossen Erkenntnisse der Wissenschaft geblieben?[2] Die «Financial Times» doppelte am selben Tag nach: Die Wissenschaft hat ihre disruptiven Fähigkeiten verloren.[3] Und die NZZ folgerte: «Forschung und Wissenschaft bringen immer weniger bahnbrechende Erkenntnisse hervor. Das universitäre Forschungsmanagement ist längst zum Selbstzweck geworden – auf Kosten der Innovationskraft. Wissenschaft braucht wieder mehr Freiheit.»[4]

Entgegen aller Intuition

Bis heute sind insgesamt mehr als 250 Medienbeiträge zum besagten «Nature»-Artikel erschienen[5], so auch im «Economist». Dort kommentierte man im Untertitel lakonisch: Wieso das so ist, ist ein Rätsel.[6] Auch wir waren skeptisch. In Anbetracht der über die letzten Jahrzehnte weltweit stark gestiegenen Investitionen in den Wissenschaftsbetrieb hätte man ein solches Resultat nicht erwartet. Und sind bahnbrechende Innovationen nicht omnipräsent?

Wir wollten es genauer wissen und replizierten die «Nature»-Studie. Anders als die Originalstudie konzentrierten wir uns allerdings nur auf Patente, da der Zugang zu diesen Daten öffentlich ist und sich unser Team von der Universität Basel dazu relativ gut auskennt. Das Resultat war verblüffend und wurde vor Kurzem in der Zeitschrift «Research Policy» publiziert.[7]

Ein Index misst fundamental neues Wissen

Die Autoren der «Nature»-Studie untersuchen das «disruptive» Potenzial von wissenschaftlichen Publikationen und Patenten über lange Zeiträume hinweg mithilfe des etablierten CD-Index.[8] Dieser Index bewertet neue wissenschaftliche Publikationen und Patente danach, ob sie bestehendes Wissen lediglich erweitern oder fundamental neues – also disruptives – Wissen liefern. Die Bewertung basiert darauf, ob eine bestimmte Arbeit – sei es eine wissenschaftliche Veröffentlichung oder ein erteiltes Patent – von nachfolgenden Arbeiten zusammen mit früheren Arbeiten oder für sich allein zitiert wird (siehe Kasten). Der erste Fall deutet darauf hin, dass die Arbeit lediglich zur Konsolidierung des bestehenden Wissens beiträgt. Im zweiten Fall wird die Arbeit als Ausgangspunkt für völlig neue Ideen angesehen. Der CD-Index variiert zwischen +1 (vollständig disruptiv) und –1 (vollständig konsolidierend).

Die Autoren der «Nature»-Studie analysierten, neben wissenschaftlichen Beiträgen, rund 3,5 Millionen Patente, die das US-Patentamt zwischen 1980 und 2010 an Erfinder aus aller Welt erteilt hat. Daraus bildeten sie dann den Durchschnitt pro Jahr. Die von ihnen verwendete Methodik impliziert, dass der CD-Index von Patenten in diesem Zeitraum stark abfällt, nämlich von 0,39 auf 0,05 bzw. um 17 Prozentpunkte vom 69,5-Perzentil auf das 52,5-Perzentil.[9] Das deutet darauf hin, dass die Patente über die Zeit immer weniger disruptiv, sondern eher «konsolidierend» wurden. Wir hingegen finden mit unserer angepassten Methodik im selben Zeitraum und mit den gleichen Daten nur eine geringfügige Abnahme des CD-Index von Patenten, und zwar von 0,09 auf 0,05 bzw. um 2 Prozentpunkte vom 54,5-Perzentil auf das 52,5-Perzentil.

Verzerrte Resultate

Der grosse Unterschied zwischen den beiden Studien ist darauf zurückzuführen, dass es in der «Nature»-Studie zwei Verzerrungen bei der Berechnung des CD-Index für Patente gibt. Zum einen ignorieren die Autoren Rückwärtszitate zu Vorgängerpatenten, die vor 1976 veröffentlicht wurden. Dies hat einen starken Einfluss auf die Ergebnisse. Denn die meisten Patente, die zu Beginn des Beobachtungszeitraums 1980 veröffentlicht wurden, zitieren viele Patente, die schon vor 1976 existierten. Da diese in der Analyse aber nicht mitberücksichtigt werden, erscheinen sehr viele dieser Patente als disruptiv – allerdings nicht aufgrund ihrer tatsächlichen Innovationskraft, sondern weil Zitierungen auf Vorgängerpatente fehlen. Wir nennen diese Verzerrung «linksseitiges Abschneiden» («Truncation Bias»). Der von uns berechnete, um das linksseitige Abschneiden korrigierte CD-Index zeigt, dass die Abnahme nach dieser Korrektur nur 2 Prozentpunkte beträgt.

Zum Zweiten vernachlässigt die «Nature»-Studie eine Änderung im US-Patentrecht, wodurch seit Ende 2000 nicht mehr nur die erteilten Patente, sondern zusätzlich auch die Texte der Patentanmeldungen veröffentlicht werden. Dies führte zu einer Änderung der Zitierpraxis: Seither wird häufig nicht mehr das erteilte Patent, sondern die Patentanmeldung zitiert, da diese früher veröffentlicht wird. Die «Nature»-Studie berücksichtigt dagegen nur Zitierungen zu erteilten Patenten. Ergebnis: Ähnlich wie beim «linksseitigen Abschneiden» werden so Zitate ignoriert und viele Patente (künstlich) als zu disruptiv eingestuft. Das Ausmass dieser Verzerrung durch die Nichtberücksichtigung von zitierten Patentanmeldungen nennen wir «Exclusion Bias». Die daraus resultierende Verzerrung ist jedoch deutlich geringer als die erste.[10] Die um beide Verzerrungen korrigierte Entwicklung ist in der Abbildung dargestellt.

Zahl disruptiver Patente nimmt zu

Wie sieht das Ergebnis nun letztlich aus, wenn man beide Verzerrungen korrigiert und den maximal verfügbaren Beobachtungszeitraum von 1976 bis 2016 einbezieht? In diesem Fall sinkt der durchschnittliche CD-Index nur leicht von 0,12 (1976) auf 0,09 (1980) bis auf 0,04 (2016). Das entspricht einem Rückgang von insgesamt 4 Prozentpunkten vom 56-Perzentil im Jahr 1976 auf das 52-Perzentil im Jahr 2016. Genau diese Entwicklung ist in der Abbildung zu sehen.

Nach Korrektur der Verzerrungen sinkt der durchschnittliche CD-Index nur noch geringfügig (1976–2016)

INTERAKTIVE GRAFIK
Anmerkung: Der CD-Index misst, ob ein Patent fundamental neues Wissen umfasst (+1) oder lediglich zur Konsolidierung des bestehenden Wissens beiträgt (–1). Die Werte können zwischen den Extremen variieren. Die Abbildung zeigt den jährlichen Durchschnitt des CD-Index. Der CD-Index gemäss «Nature»-Studie suggeriert eine starke Abnahme im Zeitverlauf, die noch stärker ausgefallen wäre, wenn die Autoren ihre Berechnungen des CD-Index ab 1976 statt ab 1980 gezeigt hätten (linker grauer Bereich von 1976–1980).
Quelle: Macher, Rutzer und Weder (2024) / Die Volkswirtschaft

 

Zudem nimmt die absolute Zahl sehr disruptiver Patente – dies sind Patente, die einen CD-Index von mindestens 0,75 aufweisen – von 3273 im Jahr 1976 auf 4728 im Jahr 2016 zu. In einzelnen Branchen ist diese Zunahme von 1976 bis 2016 noch ausgeprägter: In der für die Schweiz wichtigen Pharmabranche finden wir eine Vervierfachung der sehr disruptiven Patente, in der Informations- und Kommunikationstechnologie eine Verzwölffachung.

Es ist beruhigend, zu sehen, dass das Forschungs- und Innovationssystem weltweit – gemessen am CD-Index für Patente – nach wie vor einen relativ stabilen Anteil radikal neuer Ideen hervorbringt. Da Innovation jedoch auf einem ungemütlichen Prozess der kreativen Zerstörung basiert, ist es wichtig, ein offenes Innovationsumfeld zu pflegen. Gerade in der Schweiz müssen wir sehr darauf achten, dass unser international führender Innovationsstandort nicht durch Selbstgefälligkeit und Bequemlichkeit untergraben wird. Vielmehr sollten wir es zu schätzen wissen, wenn Risiken eingegangen und auch Misserfolge in Kauf genommen werden.

  1. Siehe Park, Leahey und Funk (2023). []
  2. Siehe Broad (2023). []
  3. Siehe Ahuja (2023). []
  4. Siehe Geiser (2023). []
  5. Siehe Nature.almetric.com (Zugang am 16. April 2024). []
  6. Siehe «The Economist» (2023). []
  7. Macher, Rutzer und Weder (2024). []
  8. Siehe Funk und Smith (2017). []
  9. Da der CD-Index einen Wert zwischen –1 und 1 hat, kann der Wert als Perzentil wie folgt ausgedrückt werden: 50*CD-Index + 50. []
  10. Holst et al. (2024) argumentieren in ihrem Arbeitspapier, dass der in der «Nature»-Studie errechnete CD-Index auch für wissenschaftliche Publikationen verzerrt sein könnte. []

Literaturverzeichnis

Bibliographie

Zitiervorschlag: Christian Rutzer, Rolf Weder (2024). Verliert die weltweite Forschung an Innovationskraft. Die Volkswirtschaft, 28. Mai.

Die Methodik im Detail

Die Berechnung des CD-Index beruht darauf, ob ein Patent allein oder in Verbindung mit früheren Arbeiten zitiert wird. Dazu sind zum einen Informationen über alle zitierten Vorgängerpatente – sogenannte Rückwärtszitate – erforderlich, die direkt aus der Patentschrift entnommen werden. Zum anderen werden Informationen über alle späteren Patente benötigt, in denen das betreffende Patent zitiert wird – sogenannte Vorwärtszitate. Um die Vergleichbarkeit des CD-Index von Patenten aus verschiedenen Jahren zu gewährleisten, muss ein festes Zeitintervall für die Erfassung der Vorwärtszitate festgelegt werden, da sich diese im Laufe der Zeit akkumulieren. Sowohl unsere wie auch die «Nature»-Studie berücksichtigen alle Vorwärtszitate, die ein Patent in den ersten fünf Jahren nach seiner Veröffentlichung erhält. Die Berechnung des CD5-Index ist daher nur bis 2016 möglich, da Patentdaten nur bis 2021 vorliegen.