公共经济学中国讲堂春季系列第三期TsinghuaBiweeklySeminaronPublicEconomics#3向下竞争：科学研究的竞争与质量
年5月6日，公共经济学中国讲堂春季系列第三期在线成功举办。来自麻省理工学院的卡洛琳·斯特恩（CarolynStein）担任主讲人，题目为《向下竞争：科学研究的竞争与质量》（RacetoBottom:CompetitionandQualityinScience）。复旦大学经济学院副教授宋弘担任本期讲堂主持人。以下为主要内容概述。
卡洛琳·斯特恩在线讲座基础科学研究对人类理解世界至关重要，是应用科学的关键投入和经济增长的驱动力。然而基础科学研究的成果不能直接市场化，因此需要不同的激励机制，科学家的声誉、特别是作为科学发现首创者的声誉意义重大。这往往带来关于谁是第一人的激烈竞争，如历史上牛顿与莱布尼茨在微积分领域、达尔文与华莱士在进化论领域的争议等。
鼓励科学家们率先发表研究成果，一方面带来了竞争激励和信息公开，另一方面也诱使某些人为抢先发表而投机取巧，损害研究质量。例如在尼安德特人基因研究中，有学者通过更完整的分析和实验，发表了更高质量的论文，却因为时间落后，被大众媒体认为只是对其他人的突破的补充（SavantePaabo）。
我们的研究试图回答两个相关问题：第一，科学发表上的竞争是否会导致研究质量下降？第二，假定如此，这对社会福利与政策制定有何种启示？
我们采用的案例是结构生物学研究领域，它分析生物大分子（蛋白质为主）的三维结构，有极其重要的引用价值，并且有详细的蛋白质数据库（PDB）能帮助我们了解：对各研究项目质量的客观测评、研究项目的时间线索、发表成果之间的关联等关键信息。
我们的初步结论包括：预先判断较为重要的项目会吸引更多人参与竞争，但完成更仓促，质量更低，后续研究不能完全消除项目价值与质量的负相关性，质量下降对成果的应用有负面影响。我们的主要贡献是，给之前的大量相关理论提供了实证数据支持。
本研究的模型构建思路如下：假设研究项目有不同的预先价值判断P；研究项目的进入由内生机制决定，价值高的研究领域，竞争力度也更大，对给定的进入成本（投资）I，进入概率为g(I)；研究者决定在项目上投入多少时间m，这取决于研究成果的质量Q（m）与被别人抢先的风险之间的权衡。
模型中包含两位研究者，研究者i首先发表成果，其回报为，研究者j第二个发表成果，其回报为。也就是说，研究者的回报受项目价值、研究成果质量（受投入时间影响）以及发表时间先后的影响。这里的关键政策杠杆是：第一位发表者与第二位发表者获得的声誉的差异，。
图：模型构造的图示结合其他一些假设条件，我们可以推导出三个命题：
1）高价值项目带来更多投资，形成更强竞争
2）高竞争项目完成时间更快，研究质量更低
3）高价值项目完成时间更快，研究质量更低
接下来，我们结合结构生物学研究领域对此开展实证检验。结构生物学的一个优势是对研究成果有全面整理。年建立的PDB数据库专门收集生物大分子的三维结构，由于大多数期刊和资助机构都要求科学家们把成果提交PDB，使其数据非常全面，如今包含10万多种分子结构，每年以约10%的速率增长。
此外，这个数据库提供了对研究成果质量的客观测量，我们采用其中三个指标编制出了综合质量指数；数据库中包含研究者最初得到蛋白质晶体的时间与发表最终成果的时间，由此可以追踪各项研究花费的时间；数据库中包含的相似核酸族类的蛋白质在相近时间内（两年）提交的次数，可以反映研究竞争的强度。而对于研究项目的潜在价值，我们综合该学科的多项指标，采用Lasso算法做了相应测算。
在上述准备工作的基础上，我们得到了如下一些实证检验结果。
命题1成立。高价值项目带来更多投资，形成了更强的竞争。价值最高的10%项目类型相比价值最低的10%项目类型，投入约高出30%。
图：高价值项目引来更多研究者的投入命题2和命题3均成立。高价值项目的完成时间更快，最高组别比最低组别约缩短2个月。综合质量指数则与项目价值呈明显负相关关系。
图：高价值项目的完成时间更短
图：高价值项目的质量下降上述结论面临的一个关键挑战是，高价值项目的质量不高，是否因为研究项目的难度更大？对此，我们做了进一步考察。首先，结构生物学的研究项目本身有些反映难度的指标，如分子的大小、包含的原子数量等，加入这些控制因素后，结论不受影响。其次，在这一研究领域，除大学与私人实验室中的科研人员外，还有结构基因组联盟（SGConsortia）的加入。后者接受资助，成果主要提交PDB数据库，贡献公共知识，追求抢先学术发表的动力远不如前者。两类研究者之间的比较显示，对结构基因组联盟的研究者来说，项目花费时间随项目价值提高而增加。另外，虽然研究质量随项目价值提高而下降（可能因为难度增加），其下降幅度却远小于追求发表的研究者，两者的差异或许反映了竞争的消极影响。
图：结构基因组联盟（红色）的研究质量下降更慢结构生物学研究的这一现状有重要的现实影响，包括对后续研究的引领，以及实际产业应用，特别是在制药业。过于匆忙的低质量研究可能使后续研究浪费时间和资源，也缺乏更广泛的应用前景。在理论上，我们可以把福利影响归结为研究者个人的目标函数与社会计划者的目标函数的差异。
个人目标函数：
社会目标函数：
在考虑最优政策选择时，主要工具是对研究者的激励，即学术声誉：第一位发表者与第二位发表者获得的声誉的差异，。为消除抢先发表对研究质量的负面影响，理想结果是让，但这样做可能减少对研究的整体投入I，因此需要加以权衡。我们的测算表明，结构生物学领域按55:45的比例分配或许效果最佳。而对该领域的研究人员的调查表明，他们倾向于70:30的比例。
学术界早已
