Scienza e ricchezza Ricerca, innovazione e sviluppo dei popoli San Miniato, Scuola Normale Superiore...

Scienza e ricchezzaRicerca, innovazione e sviluppo dei popoli

San Miniato, Scuola Normale Superiore12 settembre 2005

Andrea BonaccorsiUniversità di Pisa

Indice

1. La scienza è utile?

2. Lo sviluppo economico dipende dalla scienza?

3. Può la scienza ridurre il divario di sviluppo con i paesi poveri?

Noi abbiamo conquistato la realtà e perduto il sogno. Non stiamo più sdraiati sotto un albero a contemplare il cielo attraverso le dita dei piedi, ma lavoriamo e fatichiamo.È precisamente come se la vecchia inetta umanità si fosse addormentata su un formicaio; sicché da allora è costretta a compiere i moti più violenti senza potersi liberare da quella sordida smania di animalesca laboriosità.Non occorre davvero dilungarsi troppo sull’argomento, giacché quasi tutti gli uomini oggi si rendono ben conto che la matematica è entrata come un demone in tutte le applicazioni della vita.

Robert Musil, L’uomo senza qualità

La scienza rappresenta il tratto distintivo dell’epoca moderna e della organizzazione della vita economica e sociale dei paesi avanzati.

Oggi tuttavia la scienza è oggetto di critica e scetticismo da parte di molti.

• Forse i benefici della scienza sono ristretti ad una èlite privilegiata che decide autonomamente su quali problemi investire, senza rispondere a nessuno?• Se la potenza della conoscenza scientifica è così elevata, perché non viene messa a servizio di cause propriamente umane?• Quali sono i ritorni economici della scienza?

La scienza è utile?

Soltanto la scienza può risolvere i problemi della fame e della povertà, della mancanza di igiene e dell’analfabetismo, della superstizione e di un consumo e di una tradizione mortificanti, delle vaste risorse che vanno sprecate, di un paese ricco abitato da gente che soffre la fame…Chi in verità oggi potrebbe permettersi di ignorare la scienza?A ogni passo dobbiamo cercarne l’aiuto…Il futuro appartiene alla scienza e a coloro che se la fanno amica.

Jawaharlal Nehru (1889-1964)

A. Produzione alimentare

• In India tra 1945 e 1981 la popolazione è aumentata da 300 a 750 milioni di persone.• Nonostante questo, la quantità di cereali commestibili pro-capite è aumentata costantemente, al punto che il paese ha raggiunto la autosufficienza alimentare e ha scorte a sufficienza per i casi di inondazione e siccità.• Il merito è da attribuire alla Rivoluzione Verde, un vasto processo di applicazione sistematica di conoscenze scientifiche alla produzione agricola.• La produzione di riso è passata da 10-20 quintali per ettaro a circa 60 quintali.• Dopo la morte di Mao i raccolti di cereali in Cina sono aumentati del 7% l’anno e la produttività per addetto all’agricoltura del 12%.

Paese Variazione (%)

Indonesia 5,2

Corea 5,0

Pakistan 4,3

Gambia - 0,3

Zambia - 2,2

Ghana - 2,4

Variazione media annua nella produzione di grano,1971-1984

Fonte: FAO

B. Salute

Tavola della speranza di vita a Breslavia nel 1690

Su ogni 100 nati:

- 51 erano ancora vivi all’età di 10 anni

- 43 arrivavano a 30 anni

- 28 arrivavano a 50 anni

- solo 11 arrivavano a 70 anni e 3 a 80 anni

Edmund Halley, astronomo, Philosophical Transactions of the Royal Society, 1693

Malattia 1930-36 1976

Polmonite 165 21,2

Meningite 7,4 0,9

Tubercolosi 156 4,7

Poliomelite 19,5* 0,03

Mortalità annua in Germania per 100.000 abitanti

Dato al 1956.Fonte: Max Perutz, E’ necessaria la scienza?

Ma il criterio di verità della scienza non è l’utilità

È innegabile che una buona parte della matematica elementare (…) ha una considerevole utilità pratica. Questa parte della matematica in complesso è piuttosto noiosa ed è proprio quella che ha minore valore estetico.

La “vera” matematica dei “veri” matematici, quella di Fermat, di Eulero, di Gauss, di Abel e di Riemann, è quasi totalmente “inutile”.

Non è possibile giustificare la vita di nessun vero matematico professionista sulla base dell’utilità del suo lavoro.

Godfrey H. Hardy, Apologia di un matematico

Non ho mai fatto niente di “utile”.

Nessuna mia scoperta ha aggiunto qualcosa, né verosimilmente aggiungerà qualcosa, direttamente o indirettamente, nel bene e nel male, alle attrattive del mondo.

Giudicato secondo tutti i parametri pratici, il valore della mia vita matematica è nullo; e al di fuori della matematica è assolutamente insignificante.

La sola difesa della mia vita (…) è dunque questa: ho aggiunto qualcosa al sapere e ho aiutato altri ad aumentarlo ancora.

Utilità della scienza

Incerta

Indiretta e differita

Inappropriabile

Non intenzionale

Internet al CERN

Casi di serendipity

Teoria dei numeriCrittografia

Ritorno economico della ricerca

Tutte le analisi economiche indicano che il “tasso di rendimento” dell’investimento in ricerca è enormemente elevato:

- rendimento dell’investimento privato (propria ricerca e sviluppo): 20-50%

- rendimento dell’investimento effettuato da altri (spillover): 40-80%

- total social return to R&D: 70-100%

Fonte: Griliches (1992), Jones e Williams (1998),Nadiri (1992)

Lo sviluppo economico dipende dalla scienza?

NO

La scienza produce conoscenza (provvisoria) sulla realtà.

Lo sviluppo economico si basa sulla applicazione della conoscenza ai bisogni, cioè sulla creazione di funzioni di uso.

Ciò richiede la presenza di incentivi economici alla iniziativa imprenditoriale.

Cfr. Russia e paesi dell’Est Europa (Darwin, n.2/2004)


NO

Sovente lo sviluppo di tecnologie è avvenuto senza una adeguata conoscenza scientifica dei fenomeni sottostanti.

La tecnologia è una forma di conoscenza (relativamente) indipendente dalla scienza.

La tecnologia “precede la scienza”.

Cfr. motore jet

Cfr. teoria fluidodinamica della turbolenza


NO

Molte importanti innovazioni sono state introdotte da imprenditori creativi ma privi di una formazione scientifica compiuta:

• Steve Wozniak, fondatore di Apple “was an undistinguished engineer at Hewlett-Packard”

• Steve Jobs “had just worked part-time at a video-game company and had not graduated from college”

• Bill Gates “had dropped out of Harvard to start Microsoft”

• Michael Dell “quit the University of Texas in his freshman year to start Dell Computers”

Fonte: Bhidé (2000)


NO

Lo sviluppo economico dipende principalmente da altri fattori:

• Investimento in capitale fisico

• Investimento in capitale umano

• Istituzioni (stato di diritto, diritti di proprietà, sistema bancario, sistema giudiziario)

In ultima istanza dipende da:

• Progresso tecnologico

Fonte: Gordon (2004), Barro e Sala-i-Martin (1995), Jones (2002), Mokyr (2003)


SI

L’aumento della istruzione scolastica non è sufficiente perché un paese diventi in grado di generare e/o assorbire il progresso tecnologico.

La qualificazione del capitale umano richiede che la istruzione (superiore e universitaria) sia associata alla soluzione di problemi scientifici originali (R&S pubblica) e alla esperienza pratica nella ricerca industriale (R&S privata).

Cfr. Corea, Singapore, Taiwan, Cina, India

Fonte:Easterlin (2003), Bonaccorsi (2003).


SI

… è aumentato il contenuto di conoscenza dei prodotti che usiamo tutti i giorni

… è aumentato il fabbisogno di conoscenza necessario per produrre beni e servizi

… è diminuito il tempo necessario per passare da scoperte scientifiche ad applicazioni industriali

… il confine tra ricerca fondamentale, ricerca finalizzata e sviluppo industriale si è fatto mobile e permeabile in numerose aree di punta (biotecnologie, scienza dei materiali, nanotecnologie, informatica e telecomunicazioni, semiconduttori).

Historical Milestones of Technology and Mathematics Leading to Cellular Systems

1844

TelegraphMorse

1870

ElectromagnetismMaxwell

1888

ElectromagneticwavesHertz

1896

WirelesstelegraphyMarconi

1904

Electron tube Fleming

1925

RadarAppletonBarnett

1948

TransistorBardeenBrattain

Shockley

1981

Analogcellular

SystemsNMT andAMPS arelaunched

The age ofDigital

CellularSystems isstarting, firstGSM call in

Helsinki

1876

TelephoneBell

1917

1947

CellularsystemconceptAT&T

1958

IntegratedcircuitsTexas

Instruments

1971

The firstmicro

processorIntel 4004

FourierAnalysisFourier

InformationTheory

ShannonSamplingTheoryNyquist

1928

SpectralAnalysisWiener

1930

Algorithms andcomputation

Turing

1936 1948

EstimationTheoryWiener

1942

1940

First concepts forspread spectrum

systems

1822

TeletrafficTheoryErlang

Digital signalprocessor

TexasInstruments

1983 1991

CodingTheory

Hamming

1950

FastFourier

TransformCooleyTukey

1965

MarkovChain

StochasticProcessMarkov

1900

PoissonProcessPoisson

1837

1933

FMmodulationArmstrong

GaloisField

Galois

1846

Science Linkage - Key industry growth 1990-1999

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Biotechnology

Chemicals

Food, Bev. & Tobacco

Health Care

Misc. Companies

Pharmaceuticals

Semiconductors

Telecommunications

Biotechnology

Health careFood Bev

Pharmaceuticals

Miscellaneous

Semiconductors

Chemicals

Telecommunications

Source: Bonaccorsi (2001) on TechLine data

Intensità di conoscenza scientifica nella produzione industriale (citazioni a pubblicazioni scientifiche nei brevetti)

0 2 4 6 8 10 12 14

Biotechnology

Pharmaceuticals

Misc. Companies

Health Care


Semiconductors

Telecommunications

Conglomerates

Chemicals

Textiles

Energy

Computers

Instrument. & Optical

Aerospace

Materials

Electronics

Forest & Paper Prods.

Electrical

Engrng., Oil Field Svcs.

Metals

Machinery

Consumer Products

Automotive

Science Linkage - Rank of Industries 1999

28,11

Source: Our elaborations from Techline

Science Strenght - Key industries 1990-1999

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

Biotechnology

Chemicals

Computers

Conglomerates

Health Care

Pharmaceuticals

Semiconductors

Telecommunications

Pharmaceuticals

Biotechnology

Conglomerates

Computers

Semiconductors

Health CareChemicals

Telecommunications


0 100 200 300 400 500 600 700 800

Biotechnology

Conglomerates

Semiconductors

Health Care

Instrument. & Optical

Electronics


Aerospace

Textiles

Forest & Paper Prods.

Machinery

Consumer Products

Science Strenght - Rank of Industries 1999


Science Strenght - Key industries growth 1990-1999

0

500

1000

1500

2000

2500

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

Biotechnology

Chemicals

Computers

Conglomerates

Health Care

Pharmaceuticals

Semiconductors

Telecommunications

Biotechnology

ComputersHealth Care

Conglomerates

Chemicals

Semiconductors

Pharmaceuticals

Telecommunications


Science Linkage - Region 1990-1999

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

US

EUROPE

JAPAN

OTHERS

Source: Bonaccorsi (2001) on TechLine data

Intensità di conoscenza scientifica nella produzione industriale (citazioni a pubblicazioni scientifiche nei brevetti)

Science Linkage - Regions Growth 1990-1999

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

Europe

Japan

United States

Others

EUROPE

Japan

Others

US


Science Strenght - Regions 1990-1999

0

50

100

150

200

250

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

US

EUROPE

JAPAN

OTHERS


Science Strenght - Regions growth 1990-1999

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

Europe

Japan

United States

Others

EUROPE

JAPAN

US

Others


1st 2nd 3rdAerospace USAAutomotive JAPAN

BiotechnologyChemicalsComputersConglomerates FRANCE GERMANY GERMANY

Consumer ProductsElectrical JAPAN

ElectronicsEnergy JAPAN UK

Engrng., Oil Field Svcs. FRANCE

Food, Bev. & Tobacco JAPAN JAPAN

Forest & Paper Prods.Health CareInstrument. & OpticalMachinery JAPAN

Materials UK

Metals JAPAN JAPAN

Misc. Companies SWEDEN

Pharmaceuticals JAPAN

SemiconductorsTelecommunications UK

Textiles JAPAN JAPAN AUSTRIA

SCIENCE LINKAGE - TOP 3 COMPANIES


Il caso delle nanotecnologie

Crescita esponenziale degli articoli scientifici, 1986-1995.

Principali paesi attivi nella ricerca scientifica

Papers 1992-2001 Share

USA 29.574 29.4%Japan 16.437 16.3%Germany 13.427 13.3%France 7.909 7.9%China 7.688 7.6%United Kingdom 6.671 6.6%Russian Federation 4.948 4.9%Italy 3.165 3.1%Korea 2.508 2.5%

Fonte: Glanzel et al. (2003)

Il caso delle nanotecnologie

• Su 8.678 brevetti depositati, ben 3.994 provengono da inventori che hanno anche pubblicato come autori sulle riviste scientifiche (scienziati-inventori)

• Su 413 fondatori di imprese nanotech, ben 144 sono anche autori di pubblicazioni scientifiche (scienziati- imprenditori)

• Il fenomeno è più forte in Europa che negli Stati Uniti: in Europa su 101 imprese identificate, 49 sono state fondate da scienziati.

Fonte: Bonaccorsi e Thoma (2004)

Può la scienza ridurre il divario di sviluppo con i paesi poveri?

Il paradosso della conoscenza

La conoscenza scientifica è libera, circola senza restrizioni nella letteratura aperta (open science), può essere acquisita da chiunque.

Allo stesso tempo per acquisire la conoscenza scientifica occorrono prolungati investimenti in istruzione superiore, istituzioni scientifiche di livello internazionale, continuità di investimenti.

Il divario tra i paesi è aumentato, non diminuito.

Può la scienza ridurre il divario di sviluppo con i paesi poveri?

Ragioni di aggravamento del divario con i paesi poveri

Basso livello di risparmio pro capite (poverty trap)

Distorsioni negli incentivi

Carriere politiche, militari, legali vs. produttive

Mancanza di investimenti complementari nella istruzione

Paesi Poveri Paesi Ricchi

75% della popolazione

mondiale

25% della popolazione

mondiale

Diventeranno sempre più poveri

Diventeranno sempre più ricchi

A partire dal 1980 si è avuto in circa quindici paesi uno spettacolare impulso alla crescita economica che ha rapidamente incrementato il reddito di gran parte di un miliardo e mezzo di persone, circa un quarto della popolazione mondiale. Al contrario un declino si è avuto durante lo stesso periodo in circa cento paesi nei quali è stato ridotto il reddito di quasi un miliardo e seicento milioni di persone, più di un quarto della popolazione mondiale. Dei 23 mila miliardi di PIL globale 18 appartengono ai paesi industrializzati e solo 5 ai paesi in via di sviluppo che rappresentano l’80% della popolazione mondiale. Il 20% più povero della popolazione mondiale ha visto la propria quota di reddito globale declinare dal 2,3% all’ 1,4% nei passati trent’anni. Per conto la quota del 20% più ricco è salita dal 70 all’85%. Tutto questo significa un raddoppio del rapporto tra le quote dei più ricchi e dei più poveri: da 30:1 a 61:1. Il divario nei redditi pro capite tra il mondo industrializzato e il mondo in via di sviluppo è triplicato da 5,700 dollari nel 1960 a 15,400 dollari nel 1993.

Paesi ricchi

Facciamo un esempio

Nato nel 1980 in Nigeria, aveva al

momento della nascita un

Reddito Pro Capite di circa

164$ annui pari a 0,45$ giornalieri

Nato nel 1980 in USA, aveva

al momento della nascita

un Reddito Pro Capite di circa 7300$ annui pari a 20$ giornalieri

Cos’ è cambiato dopo 24 anni?Nel 2004, sempre

che sia stato fortunato cioè che la

mortalità infantile del 12% non l’abbia

colpito è giunto a metà della sua vita, economicamente il suo Reddito Pro

Capite da 164$ di 24 anni prima è calato a

109$ che equivalgono a 0,3 $

giornalieri.

Nel 2004 è a un terzo della propria vita, la

mortalità infantile quasi sicuramente non l’avrà

colpito visto che è dell’ordine del’1%,

economicamente aveva al momento della nascita un Reddito Pro Capite di

circa 7300$ annui ora sono aumentati a 13400$ che equivalgono a circa

36$ giornalieri.

Questo andamento non riguarda purtroppo solo la Nigeria ma tutta l’Africa Subsahariana e l’America latina.

Andamento di crescita media dal 1980 in poi.

Distribuzione della popolazione mondiale (asse orizzontale) rispetto alla % di

popolazione alfabetizzata (asse verticale). Fonte: grafico elaborato da Mariutti (2001) su dati UNESCO

c. confronto tra redditi pro-capite al 1960 e al 1990 rispetto all'indice di scolarizzazione

0

25

50

75

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Anni di scolarizzazione al 1960

red

dit

o 1

96

0 -

re

dd

ito

19

90

scolarizzazione 1960 reddito 1960 scolarizzazione 1960 reddito 1990

Poli. (scolarizzazione 1960 reddito 1990) Poli. (scolarizzazione 1960 reddito 1960)

Confronto tra reddito pro-capite al 1960 e 1990 rispetto agli anni di scolarizzazione Fonte: Integlia - Mariutti (2004)

b. confronto tra reddito pro-capite al 1960 e 1990

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30 35

% della popolazione con terziaria al 1960

red

dit

o p

ro-c

ap

ite

19

60

- 1

99

0

Secondaria 1960 - Y 1960 Secondaria 1960 - Y 1990

Poli. (Secondaria 1960 - Y 1990) Poli. (Secondaria 1960 - Y 1960)

Confronto tra reddito pro-capite al 1990 rispetto all’indice di scolarizzazione terziaria al 1960

a. terziaria 60 e reddito pro-capite 1990

0

25

50

75

100

0 5 10 15 20 25 30 35

% della popolazione con istruzione terziaria al 60

red

dito

pro

-cap

ite 1

990

Reddito pro-capite al 1990 e indice di scolarizzazione terziaria al 1960

Co-authorships Are Increasing

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1986-88 1989-91 1992-94 1995-97Per

cent

age

of n

atio

nal a

rtic

les

that

are

in

tern

atio

nall

y co

-aut

hore

d

United States

United Kingdom

France

Russia

Japan

Germany

Canada

Italy

Australia

Netherlands

Data source: National Science Board, 2002

A Global Network has Emerged

Source: Wagner (2002)

The Network has a Strong Core


The Core has a “inner core” made by Western countries


Conclusioni

Il perseguimento della conoscenza scientifica è un bene in sé e merita tutte le energie possibili.

Allo stesso tempo occorre essere consapevoli che il perseguimento della scienza è un privilegio consentito ad una minoranza di persone che vivono in paesi ricchi, in parte per i loro meriti e il loro talento, ma in parte anche senza alcun merito personale.

Da ciò dipende una “responsabilità universale” verso gli altri.

Occorre in un certo senso “restituire” quanto non dipende dai nostri meriti ma dalla sorte.

Molte sono probabilmente le ragioni, tutte degne del più grande rispetto, che possono indurre gli uomini a intraprendere una ricerca, ma tre di esse sono molto più importanti di tutte le altre.

La prima (senza la quale le altre non contano nulla) è la curiosità intellettuale, il desiderio di conoscere la verità.

Poi viene l’orgoglio professionale, l’ansia, il bisogno di essere soddisfatti del proprio lavoro, la vergogna che prova qualsiasi artigiano rispettoso di se stesso quando la sua opera non è all’altezza del suo talento.

Infine l’ambizione, il desiderio di una gloria che porti a occupare una posizione nella società…

Godfrey H.Hardy, Apologia di un matematico

Sapete, sapete voi che senza l’inglese l’umanità può ancora vivere, può vivere senza la Germania, può vivere anche troppo facilmente senza i russi, può vivere senza la scienza, può vivere senza pane,

ma soltanto senza la bellezza non potrebbe vivere, perché non ci sarebbe più nulla da fare al mondo?Tutto il segreto è qui, tutta la storia è qui!

La scienza stessa non sussisterebbe un momento senza la bellezza.

Fedor Dostoevskij, I demoni

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