Il posto della ricerca italiana nel mondo

Nell'editoriale di Marco Cattaneo del numero attualmente in edicola de Le Scienze (condiviso da Peppe su twitter), il direttore ha un bel po' da che all'economista Luigi Zingales, fondatore del movimento politico Fermare il declino (per dettagli leggere libertNation). Cattaneo ovviamente non parla a vanvera, come si suol dire, ma dati alla mano è in grado di mostrare che la ricerca italiana nel mondo si difende e anche bene.
La buona figura dell'Italia nel contesto mondiale della ricerca viene mostrata dalla versione italiana dell'articolo di John Sexton uscito a metà settembre per Scientific American⁽¹⁾. L'articolo di Sexton è l'introduzione a uno speciale, Lo stato della ricerca mondiale, composto da contributi di vari ricercatori, soprattutto economisti, e corredato da una raccolta dati elaborata da Martin Szomszor di Digital Science, da cui spicca questo grafico qui, che presenta i primi dieci paesi nel mondo per pubblicazioni: come potete notare è presente anche l'Italia:

Questa buona posizione è confermata anche dai risultati ottenuti da un gruppo di ricercatori finlandesi, Pan e Kaski, insieme con l'italiano Fortunato⁽²⁾ (che però lavora in Finlandia, a quanto pare leggendo le affiliazioni) e pubblicati sulla rivista OA di Nature più o meno nello stesso periodo dello speciale di Scientific American. Vista l'uscita dell'edizione italiana dello speciale, credo valga la pena dare un'occhiata ad alcuni dei passaggi dell'articolo e ad alcuni dei grafici proposti, sia per provare a capire il lavoro dei tre ricercatori, sia per capire quale sia il posto della ricerca italiana nel mondo.
Il lavoro si basa su una estesa raccolta dati riguardante le citazioni e le collaborazioni tra i vari paesi (sul sito di Pan sono a disposizione i dataset) che vengono successivamente valutati con la matematica delle reti. Interessante poi notare, sin dall'abstract, che

the total research impact of a country grows linearly with the amount of national funding for research & development. However, the average impact reveals a peculiar threshold effect: the scientific output of a country may reach an impact larger than the world average only if the country invests more than about 100,000 USD per researcher annually.

Su questo torneremo in seguito, ora iniziamo a dare un'occhiata ai risultati dei tre ricercatori, partendo dalla mappa mondiale delle citazioni ricevute da ciascun paese:

Colored maps can be misleading as the value assigned to a large area gives an impression of a much greater impact of that color in the visualization. We thus created a cartogram, in which the geographic regions are deformed and rescaled in proportion to their relative research contribution.

E' abbastanza interessante notare come per realizzare la mappa si utilizzi l'equazione di continuità della conservazione della carica elettrica⁽³⁾: \[\vec \nabla \cdot \vec J + \frac{\partial \rho}{\partial t} = 0\] dove, nel caso delle mappe a diffusione, $J$ è la densità di corrente dei flussi di popolazione e $\rho$ è la densità di popolazione.
Tornando alla mappa e ai risultati a essa collegati, si scopre che il Nord America e l'Europa ricevono rispettivamente il 42,3% e il 35,3% delle citazioni mondiali. Per il resto l'Asia è sul 17,7%, mentre il resto del mondo (Africa, Sud America, Oceania) è al di sotto del 5%. Come paesi il Leader sono gli Stati Uniti seguiti da Regno Unito, Germania, Giappone e Cina. L'Italia si difende molto bene: è infatti presente nella top 20, nonostante tutti i problemi noti del mondo universitario nostrano.
D'altra parte per stimare l'efficacia della ricerca di ciascun paese, basarsi sul numero di citazioni e pubblicazioni non fa emergere alcune caratteristiche che potrebbero spiegare molte cose sul sistema di ricerca specifico.

For instance, the number of researchers and facilities (instruments, laboratories, libraries and other resources) available are typically different in different countries. A key determinant is the funding available for research & development (R&D).

In questo caso i dati mostrano come una maggiore quantità di fondi permette di realizzare lavori che verranno maggiormente citati, così come lavori con più autori otterranno più facilmente lo stesso risultato. Ciò che però riveste un certo interesse è il legame tra il numero di citazioni medie per ciascun paese e la spesa media per ricercatore:

This figure shows that very rich countries like Kuwait and Luxembourg have high funding per researcher, still the average number of citations per paper is low. Countries like India, Brazil have high funding per researcher as well, but low average number of cites; this might mean they are investing more on infrastructure. Switzerland, Costa Rica, Panama, Germany, Austria, Netherlands, United States have high spending per researcher and their average number of citations is also high.

E' interessante notare come non ci sia alcun paese nel riquadro in grigio, ovvero quello che potremmo considerare ottimale: poca spesa-alte citazioni. Emerge quindi una dinamica ben precisa: per ottenere un alto numero di citazioni (e sperabilmente un alta qualità della ricerca) bisogna spendere di più. Bisogna però anche saperlo fare: come rilevano i tre ricercatori, India e Brasile investono di più in infrastrutture che in capitale umano. Sarebbe interessante capire se anche in Italia avviene qualcosa del genere, ma sicuramente c'è da tenere conto di un effetto diverso, che la accomuna con Norvegia e Spagna.
Nelle supplementary information il gruppo considera le prestazioni di ciascun paese in base al numero delle sue pubblicazioni, ovvero quelle di ricercatori che lavorano lì, senza collaborazioni con l'estero. In questo caso si nota come i tre paesi sopra citati scendano sotto la media mondiale, indizio di come gli articoli prodotti grazie alle collaborazioni con l'estero pesino molto di più a livello mondiale.
Come questo dato possa essere utilizzato per migliorare la qualità della ricerca per quel che riguarda l'Italia non saprei dirlo: da una parte bisogna certamente discutere della così detta fuga di cervelli (ad esempio Jacopo lo considero un ricercatore che lavora all'estero, pur se finanziato da fondi italiani, e contribuisce all'impatto della ricerca italiana, come ha fatto lo stesso Fortunato nel lavoro che ho qui parzialmente discusso), ma dall'altra ci sono problemi come il potere di attrarre ricercatori dall'estero o di permettere a quelli che restano di svolgere al meglio il loro lavoro (o di tenersi quelli che il lavoro di ricerca, quanto meno, sanno svolgerlo).
Una considerazione finale non specifica al caso italiano e secondo me doverosa anche per capire l'attenzione data dai tre ricercatori al loro studio: le citazioni tra articoli in città distanti decrescono con la distanza tra le città (e questo è anche scontato) ma con una legge di potenza e non con una esponenziale, come precedentemente scoperto. Queste differenze, suppongono gli autori, sono dovute da una parte all'insieme limitato di articoli considerato nel lavoro del 1994 e dall'altro al fatto che negli ultimi vent'anni la tecnologia ha permesso di comunicare più facilmente anche con ricercatori geograficamente distanti, che poi è anche il senso dello speciale Lo stato della scienza mondiale.

Allora forse è tempo di riflessioni un po’ più serie e profonde su come sono investiti i fondi in ricerca, prima di affermare – sempre Zingales – che non dobbiamo «buttare i soldi a fondo perduto…». È tempo di affrontare i nodi di un sistema imprenditoriale che non investe in innovazione, avendo campato per quarant’anni della falsa competitività garantita dalle periodiche svalutazioni della lira. O ancora di un sistema creditizio che ha scommesso sul patrimonio immobiliare piuttosto che sul sistema produttivo, come testimonia la preoccupante assenza di venture capitalist e business angel dagli schermi radar del paese. Con la complicità, naturalmente, di una politica avvilente, mai capace di favorire lo scambio di informazione e conoscenza tra enti di ricerca e industrie, di illuminare la strada del trasferimento tecnologico.

(Marco Cattaneo dall'editoriale di Le Scienze 532, dicembre 2012)

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(1) Sexton J. (2012). State of The World's Science, Scientific American, 307 (4) 36-40. DOI: 10.1038/scientificamerican1012-36 (anteprima su Scientific American)
(2) Pan R.K., Kaski K. & Fortunato S. (2012). World citation and collaboration networks: uncovering the role of geography in science, Scientific Reports, 2 DOI: 10.1038/srep00902 (arXiv)
C'è anche un breve articolo di Samuel Abresman per Wired
(3) Michael T. Gastner, M. E. J. Newman (2004). Diffusion-based method for producing density-equalizing maps Proceedings of the National Academy of Sciences, 101 (20), 7499-7504 DOI: 10.1073/pnas.0400280101 (arXiv)