GS B.F. Jones và TS M. Ahmadpoor từ ĐH Northwestern đã thực hiện nghiên cứu “The dual frontier: Patented inventions and prior scientific advance”, để trả lời câu hỏi trên.
Uber và các ứng dụng di động dựa trên vị trí khác kết nối người dùng và chiếc xe gần nhất thông qua hệ thống định vị toàn cầu (GPS) – tuy nhiên việc chuyển tiếp thông tin chỉ chính xác nếu đồng hồ vệ tinh tính toán, đến những thay đổi của thời gian theo không gian – một nguyên lý trong Thuyết tương đối rộng của Einstein. Để giải thích Thuyết tương đối, Einstein đã phải vận dụng đến lý thuyết hình học không gian bốn chiều của nhà toán học Riemann hồi thế kỷ 19, từng bị lãng quên nhiều năm.
Câu chuyện này gợi nhớ đến cuộc tranh luận vẫn đang tiếp diễn trong xã hội hiện tại về giá trị thực sự của nghiên cứu cơ bản. Một số người cho rằng nghiên cứu cơ bản thực sự hữu ích và sẽ dẫn đến những ứng dụng trong tương lai. Một số khác coi khoa học là “tháp ngà”, lại cho rằng nghiên cứu chỉ là một hành động “vị kỷ” và không tạo ra giá trị cho cuộc sống thực.
Khoảng cách từ công bố đến sáng chế
Để tính toán tất cả mối liên hệ trực tiếp và gián tiếp giữa nghiên cứu cơ bản và ứng dụng liên quan, Ahmadpoor và Jones đã thiết kế một phương pháp định lượng “khoảng cách” giữa các phát minh có bằng sáng chế và các nghiên cứu trước đó. Họ phân tích bộ dữ liệu gồm 4,8 triệu bằng sáng chế được văn phòng Sáng chế và nhãn hiệu Mỹ cấp trong giai đoạn 1976 – 2015, cùng với 32 triệu bài báo xuất bản kể từ Thế chiến 2, được liệt kê từ dữ liệu của Web of Science.
Vì các sáng chế và các công bố đều phải cung cấp danh mục tài liệu tham khảo, nhóm tác giả đã xây dựng một “phả hệ khoa học” – một bản đồ dạng mạng lưới, để kết nối các sáng chế và các bài báo khoa học và viết một thuật toán nhằm tìm kiếm “khoảng cách” ngắn nhất giữa một sáng chế và công bố bất kỳ – dựa trên số lượng các sáng chế/công bố trung gian được trích dẫn.
Nghiên cứu tồn tại dựa vào hai trục: sự tò mò và tìm kiếm giải pháp thực tiễn. Nguồn: Climate Etc., CC BY-SA
Khoa học không nằm trong “tháp ngà”
Kết quả là, nhóm tác giả đã tìm thấy mối liên hệ đáng kể giữa các nghiên cứu khoa học và ứng dụng thực tiễn của nó trong tương lai – trong số các công bố được trích dẫn ít nhất một lần, 80% các bài báo liên hệ tới ít nhất một sáng chế tương lai. Tỷ lệ các sáng chế có liên hệ ngược lại đến ít nhất một công bố là 61%. Trong lĩnh vực khoa học, khoảng cách trung bình giữa một công bố và một sáng chế là từ 2 – 4 [công bố/sáng chế] trung gian.
Khoảng cách trung bình từ công bố đến sáng chế trong các lĩnh vực khoa học cơ bản, như toán học thường dài hơn so với các lĩnh vực ứng dụng trực tiếp như khoa học máy tính. Quan trọng hơn, các sáng chế có ảnh hưởng lớn nhất (được xác định là đem lại giá trị thị trường lớn nhất) có xu hướng trở thành ứng dụng có hàm lượng khoa học lớn nhất, phụ thuộc trực tiếp vào những tiến bộ khoa học hơn những sáng chế khác.
Góc phần tư của Pasteur
Kết quả nghiên cứu này không chỉ phản biện lại tư tưởng “khoa học ở trong tháp ngà”, mà còn chỉ ra rằng nghiên cứu càng gần với ứng dụng càng có mức độ ảnh hưởng lớn hơn trong chính môi trường khoa học.
Cụ thể là bài báo nghiên cứu nếu được các sáng chế trích dẫn trực tiếp sẽ có cơ hội trở thành “điểm sáng” trong khoa học – là những công bố hiếm hoi được trích dẫn nhiều và được đánh giá cao. Vì vậy, việc tập trung vào các vấn đề thực tiễn của thế giới, có thể thúc đẩy không chỉ các ứng dụng trực tiếp mà cả những lĩnh vực mới của khoa học, mang đến sự hiểu biết mới của chúng ta về thế giới. Tuy nhiên, trong cộng đồng khoa học đến nay vẫn tồn tại một quan điểm thủ cựu, cho rằng khoa học được dẫn dắt bởi sự tò mò.
Giữa những quan điểm không thống nhất như vậy, tác giả Donald Stokes (1997) đã xây dựng một đồ thị hai trục, trục tung thể hiện mức độ mà nghiên cứu được thúc đẩy bởi nhu cầu tìm kiếm hiểu biết cơ bản, và trục hoành thể hiện mức độ mà nghiên cứu được thúc đẩy bởi ứng dụng thực tiễn. Hay nói cách khác là nghiên cứu được thực hiện dựa trên hai trục: sự tò mò và tìm kiếm giải pháp thực tiễn.
Góc phần tư trên cùng bên trái được gọi là “Góc phần tư của Bohr” – chỉ thuần tuý là khám phá điều mới, mọi người tin rằng Niels Bohr đã không nghĩ gì về cách sử dụng mô hình cấu trúc nguyên tử mà ông khám phá ra. Góc phần tư dưới cùng bên phải được gọi là “Góc phần tư của Edison”, do Edison không bao giờ cho phép bản thân ông và những cộng sự ở Menlo Park 5 phút để cân nhắc khía cạnh hiểu biết cơ bản mà các phát minh của ông mang lại.
Kiểu nghiên cứu khoa học cơ bản định hướng ứng dụng sẽ rơi vào “Góc phần tư của Pasteur” – mang tên nhà khoa học nổi tiếng thế kỷ 19. Loius Pasteur đã tập trung nghiên cứu chủ yếu vào các vấn đề thực tiễn như an toàn thực phẩm. Nỗ lực trong việc loại các vi trùng có hại khỏi sữa, đã dẫn ông tới một trong những vấn đề quan trọng bậc nhất của sinh học hiện đại: Vi khuẩn có thể là nguyên nhân gây ra các bệnh cụ thể.
Thực tế đã chứng minh các nghiên cứu khoa học có liên hệ đáng kể tới những tiến bộ thực tiễn trong tương lai, theo nhiều cách thức kết nối đa dạng và bất ngờ. Tuy nhiên, khoa học càng liên hệ trực tiếp đến ứng dụng, thì càng có ảnh hưởng lớn trong khoa học. Vì vậy, điều quan trọng không phải là nghiên cứu cơ bản hay ứng dụng, mà là học theo cách của Pasteur: Định hướng nghiên cứu khoa học trên cơ sở những vấn đề thực tiễn, cũng như nhằm giải quyết các vấn đề thực tiễn.