個別論文紹介

Scientific Reports

Quantifying progress in research topics across nations

Kimitaka Asatani, Sumihiro Oki, Takuya Momma & Ichiro Sakata

2023

A scientist’s choice of research topic affects the impact of their work and future career. While the disparity between nations in scientific information, funding, and facilities has decreased, scientists on the cutting edge of their fields are not evenly distributed across nations. Here, we quantify relative progress in research topics of a nation from the time-series comparison of reference lists from papers, using 71 million published papers from Scopus. We discover a steady leading-following relationship in research topics between Western nations or Asian city-states and others. Furthermore, we find that a nation’s share of information-rich scientists in co-authorship networks correlates highly with that nation’s progress in research topics. These results indicate that scientists’ relationships continue to dominate scientific evolution in the age of open access to information and explain the failure or success of nations’ investments in science.

本研究では、各国の研究者が出す論文群のリサーチトピックを定量的に時系列に比較することで、国レベル又は大学レベルでの研究トピックの総体的な進み/遅れ具合を観察しています。結果として、欧米(西ヨーロッパと英語圏の先進国)およびアジアの都市国家(シンガポールなど)と、その他の国(中国や日本やブラジルなど)との間に、研究トピックの進み/遅れの関係が確認されました。具体的には、その他の国が欧米と比較して、1～2年程度、遅れている傾向にあります。大学別では、例えば、オックスフォード大学とケンブリッジ大学の間には差異がありませんが、北京大学や清華大学については、オックスフォードと比べて1～2年の遅れがみられます。この傾向は長期間に渡って持続しており、また、あらゆる学術分野で共通していることが分かりました。

次に、そのような国別に研究トピックのタイムラグが生じるメカニズムについて、論文の共著ネットワーク上で研究トピックが伝播すると仮定し、研究者の共著ネットワークのCore-Periphery構造の影響を考察しました。その結果、各国の学術コミュニティにおける固有ベルトル中心性(eigenvector centrality)の高い科学者の比率と、トピックの先進性との間には、強い相関があることがわかりました。

このような結果は、日本や東京大学が、リサーチトピックで学術界を先導していくためには、世界レベルの学術ネットワークにおいて存在感の高い研究者をより多く擁するようになることが重要であることを示しており、そのための方策として、優れた研究者の招聘、国際研究拠点の設立・拡張、頭脳循環の拡大が大事であることを示唆しています。

(a) Cosine similarity of research topic 𝐓
in 2015 between the top 20 paper-publishing nations. The order of the nations is determined by average linkage clustering. (b) The cosine similarity matrix of 𝐓
between China and the US from 2000 to 2020. (c–g) Two-nation comparisons: red lines indicate cosine similarities between 𝐓
in 2015 in the US and 𝐓
in 2010-2020 in China (c), Germany (d), the UK (e), Japan (f), and Switzerland (g). Blue lines indicate the opposite comparisons (in the other nation in 2015 and in the US in 2010-2020). (h) Yearly change in the TPI of the top 20 paper-publishing nations, plus Hong Kong and Singapore, from 1990 to 2020. (i) The average domain-adjusted citation count versus the TPI, both in 2018 for the top 40 paper-publishing nations.