Footprints through science Using citations to assess the path towards applicability (Arbeitstitel)

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1 Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf WS 2006/07 Datum: 18. August Betreuer: Professor Wolfgang G. Stock Autor: Miloš Jovanović M. A. Hahnerberger Str Wuppertal Matr. Nummer: Mögliches Thema: Footprints through science Using citations to assess the path towards applicability (Arbeitstitel)

2 Inhaltsverzeichnis 1. Problembereich... S.3 2. Forschungsstand.... S.8 3. Fragestellungen und Methoden S Materialzugang... S Arbeitsplan S Ausgewählte Literatur... S.64 2

3 1. Problembereich Wir leben in einer Zeit, in der rund 80 bis 90 Prozent aller Wissenschaftler, die je existiert haben, leben. 1 Mit jedem Jahr, nimmt die Anzahl veröffentlichter wissenschaftlicher Artikel zu. Aus rund wissenschaftlichen Artikeln, die für das Jahr 1973 im Science Citation Index gelistet wurden, sind inzwischen mehr als 1 Million pro Jahr geworden. 2 Die große Masse dieser Artikel ist elektronisch verfügbar und bietet damit die Möglichkeit einer computerbasierten Untersuchung und Auswertung dieser Datenbestände. Eine Analyse dieser Daten könnte zu interessanten Fragen und Antworten im Bereich der Wissenschaft allgemein führen. Dieses Exposé soll helfen, das Thema einer ihr folgenden Doktorarbeit genauer einzugrenzen und erste konkrete Möglichkeiten aufzeigen, dieses Thema zu behandeln. Die Doktorarbeit wird sich mit der Frage nach Prognosen beschäftigen, Prognosen der Entwicklung von Technologien. Wissenschaftliche Artikel existieren bereits seit über 200 Jahren und ein großer Teil dieser Artikel ist uns bis heute erhalten geblieben. Grob fragt die Dissertation danach, ob es möglich ist, anhand einer Untersuchung der bestehenden Datenbestände, Prognosen für die Zukunft zu entwickeln. Gibt es Veröffentlichungs- oder Zitiermuster, die sich in wichtigen wissenschaftlichen Veröffentlichungen der Vergangenheit erkennen lassen und sind diese so regelmäßig, dass sie sich auf aktuelle Artikel anwenden lassen? Kann eine Aussage gemacht werden, ob ein Artikel in Zukunft einen großen Einfluss haben wird in seiner Disziplin oder darüber hinaus? Wie lassen sich Artikel auswerten, um diese Fragen zu beantworten und welche Datenbasis soll gewählt werden? Die Informationswissenschaft bietet Methoden und Modelle, um solche Fragen zu beantworten und damit ist die Doktorarbeit in den Teilbereichen Methoden der Informationswissenschaft und Empirische Informationswissenschaft beheimatet. 1 Siehe: de Solla Price, Derek J.: Little Science, Big Science; Von der Studierstube zur Großforschung ; Frankfurt a. M.; 1974; S Siehe: Ball, Rafel: WissDex: Das bdw-wissenschaftsranking in: Bild der Wissenschaft ; Ausg. 03/2006; S

4 2. Forschungsstand Die Fähigkeit, voraussagen zu können, wie Wissen und Wissenschaft sich verbreitet, ist von hoher Relevanz. Könnte man annähernd sicher voraussagen, welche Technologien in den nächsten Jahrzehnten wichtig sein würden, könnten Fördergelder gezielt eingesetzt werden, um jene Technologien zu finanzieren, welche auch tatsächlich zu anwendbaren Ergebnissen führen. Theorien zur Wissensverbreitung existieren schon seit Jahrzehnten. Beispiele hierfür sind Analogien aus der Natur, nach denen sich Wissen wie Wärme 3 oder wie eine Epidemie ausbreitet. Diese Theorien behandeln die Frage nach Wissen allgemein an konkreten Beispielen, wie zum Beispiel der Verbreitung von Artikeln über Stammzellen. 4 Einen anderen Weg, Wissen zu analysieren und zu bewerten geht die Bibliometrie, die anhand objektiver Kriterien versucht, beispielsweise die Relevanz wissenschaftlicher Artikel und Institutionen zu bewerten. Beispiele hierfür sind der WissDex der Zeitschrift Bild der Wissenschaft, welcher von der Zentralbibliothek des Forschungszentrums Jülich entwickelt wurde, 5 oder der Impact Factor, welcher vom Institute for Scientific Information berechnet wird. 6 Grundlage für beide ist die Frage, wie oft ein Artikel von anderen Forschern zitiert wurde. Die bisherigen Forschungen auf dem für die Dissertation relevanten Gebiet beschäftigen sich also teilweise mit der Frage nach der Ausbreitung von Wissen allgemein und damit, Kriterien zu suchen, nach denen die große Masse von wissenschaftlichen Artikeln bewertet werden kann. Es existieren erste Arbeiten, die sich mit der Frage nach der Prognose wissenschaftlicher Entwicklungen beschäftigen. Die Doktorarbeit wird sich der Problematik von einer etwas anderen Perspektive nähern. 3 Siehe: Avramescu, A.: Modelling Scientific Information Transfer in: International Forum of Information and Documentation ; 1975; Vol. I; No. 1; S Siehe: Goffman, William: Mathematical Approach to the spread of scientific ideas The history of Mast Cell Research in: Nature ; Vol. 212; 10/1966; S Siehe: Ball, Rafel: WissDex: Das bdw-wissenschaftsranking in: Bild der Wissenschaft ; Ausg. 03/2006; S Siehe: abgerufen am um 15:18 Uhr 4

5 3. Fragestellungen und Methoden Die erste Frage, die es zu beantworten gilt, ist jene nach der Datenbasis. Welche Daten sollen in der Dissertation benutzt werden? Eine Auswertung aller zugänglichen wissenschaftlichen Artikel ist weder praktikabel noch in einer Doktorarbeit zu realisieren. Aus diesem Grunde sollen Artikel aus dem Bereich der Naturwissenschaften als Datenbasis herangezogen werden. Der Vorteil bei diesen Artikeln liegt in der Tatsache, dass sich einige Artikel aussuchen lassen können, die als Standardartikel für spätere Technologien verwendet wurden. Außerdem besitzen die Technologien, welche in vielen Artikeln dieser Disziplinen untersucht werden, eine hohe gesellschaftliche Relevanz. Der Weg einer Technologie lässt sich von der Theorie, über die Forschung, bis zur endgültigen Anwendung, zum Beispiel im Alltag, verfolgen. Bei Artikeln aus den Bereichen der Geisteswissenschaft ist dies selbstverständlich auch möglich, doch ist der Anteil der Artikel in der Geisteswissenschaft, welche eine konkrete Anwendung finden doch kleiner. Als nächster Schritt müssten Datenbanken ausgewählt werden, die sowohl inhaltlich zum Thema passen, sowie Möglichkeiten bieten die Datensätze mit verschiedensten Parametern zu durchsuchen. In einem ersten Schritt sollen dann, nachdem eine ausreichende Datenbasis ausgewählt wurde, Artikel gesucht werden, die als Grundsatzartikel einer bestimmten Technologie gedient haben. Anhand der Datensätze ließe sich dann erkennen, welchen Weg, welche Fußstapfen dieser Artikel in seiner Disziplin hinterlassen hat. Möglich ist beispielsweise die A- nalyse der folgenden Artikel, die diesen ersten Artikel zitiert haben, oder die sich mit ähnlichen Themen beschäftigt haben. Eine Deskriptorenanalyse könnte hier hilfreich sein. Anhand dieser Footprints soll untersucht werden, ob bestimmte Artikel spezifische Charakteristika aufweisen. In welchen Zeitschriften erschien der ursprüngliche Artikel? Welche Zeitschriften veröffentlichten die Nachfolgeartikel? Lässt sich auf dem Weg dieses Footprints eine Relevanzliste der Zeitschriften erstellen, eine Art Anwendungslevel? Um diese Fragen zu beantworten, kommen bibliometrische Methoden in Betracht. Die Instrumente zur Analyse von Zitaten sind bereits weit fortgeschritten und lassen sich für diese Dissertation nutzen. Mit den Ergebnissen einer solchen Untersuchung ließen sich möglicherweise Modelle entwickeln, die zu einer Typisierung wissenschaftlicher Artikel führen könnten. Hier können die Methoden der empirischen Informationswissenschaft angewendet werden, um eine ausreichend gute und gesicherte Typisierung herzuleiten. Möglicherweise ließe sich dann, wenn man den Footprint einiger Artikel verfolgt hat, die beispielsweise 20 Jahre alt sind, eine Prognose eines Artikels erstellen, der vor drei Jahren erschienen ist. Oder es ließe sich eine Aussage treffen, anhand des Anwendungslevels der Zeitschriften in denen aktuelle Artikel veröffent- 5

6 licht wurden, in welchem ungefähren Zeitraum eine Technologie auch im Alltag anwendbar sein oder gesellschaftlich relevant wird. Die Untersuchungen sollen dazu führen, dass Modelle entwickelt werden können, die schließlich von einem Grundsatzartikel unabhängig sind. Es soll also ein Artikel ausgewählt werden können, dessen jüngste Entwicklung bekannt ist, um daraus Rückschlüsse zu ziehen, wie sich der Inhalt des Artikels in anderen, folgenden Artikeln entwickeln wird. Je nachdem wie erfolgreich diese Untersuchungen laufen, könnte in einem weiteren Schritt versucht werden, in den Grundsatz- und Folgeartikeln einen charakteristischen Daumenabdruck, einen Fingerprint zu finden. Dies kann anhand einer Indexanalyse der Artikel, oder möglicherweise der Deskriptoren geschehen. Ein solcher Fingerprint würde das Auffinden relevanter Artikel um ein vielfaches erleichtern. 6

7 4. Materialzugang Die eingangs erwähnte Datenbasis ist in der Zentralbibliothek des Forschungszentrums in Jülich ausreichend vorhanden. Herr Dr. Rafael Ball hat bereits zugestimmt, dass die Zentralbibliothek ihre Ressourcen, vor allem Datenbanken, zur Untersuchung zur Verfügung stellen wird. Herr Dr. Ball und sein Bibliometrieteam haben bereits Erfahrungen auf dem Gebiet und den entsprechenden Datenbanken. Diese können für die Dissertation ebenso genutzt werden, wie das technische Know-How für die Analyse der Foot- und Fingerprints. Das Fraunhofer Institut für Naturwissenschaft und Technik (INT) in Euskirchen ist ebenfalls an dieser Dissertation beteiligt. Das Wissen der zahlreichen dort forschenden Fachwissenschaftler kann genutzt werden, um die Grundsatzartikel zu finden, die den Anfang der Untersuchung markieren. Auch wird deren Wahrnehmung der spezifischen Themen dabei helfen, die Entwicklung der Artikel genauer zu verfolgen. Als dritter Kooperationspartner steht die Abteilung für Informationswissenschaft der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf zur Verfügung. Damit wären auch die Ressourcen im Bereich der Informationswissenschaft gedeckt und sowohl die Lehrenden, wie auch Mitdoktoranden können mit ihrem Wissen einen Teil für die Dissertation leisten. So besteht bereits ein reger Austausch an Ideen und Wissen mit einer Doktorandin, deren Thema die Theorie der Wissensausbreitung ist. 7

8 5. Arbeitsplan Konkret soll also in einem ersten Schritt in Zusammenarbeit mit den Fachwissenschaftlern des INT in Euskirchen eine Auswahl von ein paar Dutzend Fachartikeln gemacht werden, die sich dadurch auszeichnen, dass sie der Stein des Anstoßes waren für eine Entwicklung, die in einer angewandten Technologie mündete. Der Weg von diesen Artikeln, über ihre Folgeartikel, bis zur klaren Anwendung soll nach Parametern untersucht werden, die Regelmäßigkeiten erkennen lassen. So solche Regelmäßigkeiten existieren, sollen Modelle abstrahiert, beziehungsweise Typen gefunden werden, nach denen man die Artikel einteilen kann. Solche typischen Wege verschiedener Artikel sollen die Footprints der Artikel sein. Während der Untersuchung sollen auch die verschiedenen Zeitschriften beachtet werden, in denen die Artikel erscheinen. Gibt es Korrelationen zwischen der Anwendbarkeit einer Technologie und dem jeweiligen Erscheinen in bestimmten Zeitschriften, so soll versucht werden eine Art Anwendungslevel für diese Zeitschriften zu erstellen, eine Messlatte für die Wahrscheinlichkeit, dass Artikel in diesen Zeitschriften sich mit Technologien beschäftigen, die einen Anwendungsbezug haben. Die Parameter für eine solche Einteilung müssen automatisiert werden können, da eine manuelle Untersuchung aller Zeitschriften und Artikel bei der großen Masse an Daten nicht möglich ist. Möglicherweise ergeben sich Cluster, die nach ihrer Häufigkeit und Art unterschieden werden können. So verschiedene Typen von Footprints ausgemacht wurden, soll versucht werden einen Fingerprint der Artikel selber zu finden. Eine Indexanalyse der Inhalte, möglicherweise abhängig vom Footprint, könnte zu solchen Fingerprints führen. Mit Hilfe derselben könnte die Suche nach relevanten Artikeln zur Bestätigung der Footprints erweitert werden. Ziel der Arbeit ist es, am Ende herausgefunden zu haben, ob so etwas wie Footprints überhaupt existieren, und ob es Möglichkeiten gibt, einen Artikel, unter anderem anhand seines Inhalts, der Zeitschrift in der er erschienen ist und seines Footprints, nach der Frage zu durchleuchten, wie wichtig die in dem Artikel beschriebene Technologie ist, oder wie anwendbar. Ergänzender Untersuchungsgegenstand könnte die weiterführende Frage nach der Gesellschaftsrelevanz eines Artikels sein. Damit würde man jedoch die wissenschaftlichen Zeitschriften als Datenbasis verlassen und neue definieren müssen. Es ist zum Zeitpunkt dieses Exposés jedoch noch nicht abzusehen, ob die Dissertation bis zu diesem Punkt kommen wird. 8

9 6. Ausgewählte Literatur - Avramescu, A.: Modelling Scientific Information Transfer in: International Forum of Information and Documentation ; 1975; Vol. I; No. 1 - Ball, Rafael: Bibliometrische Analysen; Daten, Fakten und Methoden ; Jülich; Ball, Rafel: WissDex: Das bdw-wissenschaftsranking in: Bild der Wissenschaft ; Ausg. 03/ de Solla Price, Derek J.: Little Science, Big Science; Von der Studierstube zur Großforschung ; Frankfurt a. M.; Goffman, William: Mathematical Approach to the spread of scientific ideas The history of Mast Cell Research in: Nature ; Vol. 212; 10/1966 9