【给科学家的科学思维在线阅读】理解科学家是如何探索

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选自《给科学家的科学思维内容》王大顺著

为了提高对富有成效的新假设的发现能力，我们需要更为深入地
理解科学家是如何探索知识前沿，以及何种探索或开发是最富成效
的。事实上，仅仅增加概念和关系库通常只会带来大量低质量的假
设，而我们需要的是洞察力。斯旺森假设 (Swanson hypothesis) 就

是一个关于如何找到有价值的发现的例子356。斯旺森认为，如果一个
文献中研究了概念A和B，另一个文献研究了概念B和C，那么概念A和(C
之间的联系就值得探索。采用这一方法，斯旺森猜测鱼油能够减轻雷
诺氏血液病 (Raynaud”s blood disorder) 的症状，而缺镁和偏头痛

有关联。这两个猜测都得到了验证356 。

目前，在把计算工具用于海量科学文本语料库和实验结果数据库
上的努力，已经显著改进了我们跟踪动态变化的知识前沿的能力

39 357。通过分析数百万发表于1983一2008年的生物医学方面的论文
摘要，研究人员识别出一篇论文里共同研究的化合物，把特定的研究
问题表示为各种科学实体之间的联系，并将它们呈现在一个知识图谱
人利用这一图谱可以推断出科学家们用于探索新的化学关系的典
策略。

例如，图21-2表明科学家倾向于探索位置突出的化合物的邻近区

域。这幅图展现了一个“拥挤的边界”的图景358，其中多个研究人员
将他们的研究聚焦于发现空间中的一个非常拥挤的邻域，而不是去探
索更为广泛的未知区域。图21-2 选择实验以加速集合发现

一个假想的化合物关系图上可能发生的实际搜索过程。这里的每个节点是一个化合物，每条线的两端连接
的两个节点是在一篇文章中一同检验过的一对化合物。这个图展示的是采用该搜索策略执行500次搜索，得
到的平均结果。可以看到，这一策略簇拥在少数“重要的”连接度高的化合物周围，而更优的策略估计应

该会均匀得多，并且在科学可能性空间中，这些策略对应的搜索不太可能“随大流” 3257。

尽管这些重要的化合物也许值得更多的研究，但这个例子表明可
以有更为优化的方式探索知识地图。例如，利用这个模型可以估计
出，从总体上看，发掘出图上的50%的化合物关系，最优策略与用相同
概率检测每条连边的随机策略相比，效率提高了近10倍。这表明，更
深入地理解科学如何演化，有助于加速推动学科发展，使我们可以更
有策略地选择最佳的下一个实验。

白色空间，我们将迎来全新挑战

“白色空间”既是机遇也有和危险。探索新连接当然列藏着各种可
能的机遇，但是，洪在的危险来自“文件抽导问题” (file-drawer

problen) -28BL。也就是说，科学家往往倾向于发表正向的结果& 359
以及那些超过某个特定闵值的统计上的发现〔例如，z值小于0. 05)

360 361。因而，有可能文献中没有涉及的许多空白其实都已经被先前
许多科学家研究过了，但是由于他们没有发现可解释的结果而一直没

有加以报道353。如果想要加速科学进步，那么负面的结果也有正面的价值。我们
其实也应该保存、报告和分析负面的结果，而不是把它们丢弃掉。这
不仅会帮助我们把机会与危险区分开，从而提供偏见更少的知识图
景，而且也会改进发现的可重复性，因为在负面结果的衬托下，正面
结果的可信性会得到提升。在临床试验中已经开始这样做了，不管得
到什么结果都必须要发表在临床试验资料库网站上
(ClinicalTrials.gov) 。一些生物化学期刊要求研究人员公开早期
的[ 期临床试验，因为失败的尝试对于公共健康至为重要。由于这个
原因，顶级期刊已经一致同意，如果研究人员没有先报告I 期的结
果，不管这一结果是正面的还是负面的，那么就不发表其本期试验的

发现362 。

截至2019年，我们已经看到其他科学领域也在朝着这个方向努

力。例如，“预注册革命” (preregistration revolution) 363鼓励
科学家在收集数据之前就详细陈述其研究计划。这一实践源自心理
学，但是也已被其他学科所采用。如果期刊和基金资助机构引导正
确，那么研究预注册也许有一天就会成为规则而不是例外。

我们努力优化探索知识图景的方式还面临第二个挑战，设计激大
机制以鼓励个人敢于承担风险。尽管科学家的共同目标者是探索未知
空间，但是科学家的个人目标对于整个科学家群体而言却未必是最优
的。研究科学的社会学家长期以来认为，研究人员的选择是由多产的

传统研究和冒风险的创新研究之间的“基础张力”所决定的364 365。
坚守研究传统的科学家通常是高产的，会发表一系列文章推动某个特
定研究领域的进步。但是专注于一个特定的领域也可能限制了研究人
员感知和抓住新思想的机会。尽管一篇创新性强的文章要比一篇传统
的文章更易产生更大的影响力，但高风险的创新策略还是很少见的，

因为潜在的奖励并不足以补偿根本无法发表的风险353。

科学奖励和荣誉作为对甘于冒险从事创新性研究的主要激励，是
鼓励冒险的一条可能途径。资助机构也能起到帮助作用。通过积极主
动资助一些勇于检验未经证实的猜想的高风险项目，我们也许可以看
到更多的科学家敢于脱离平凡的研究途径。但是，说起来容易，做起
来难。事实上，统计数据表明，美国生物医学基金在不同主题和学科
中的分配，与先前的分配情况有更高的相关性，而与疾病负担所对应

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