Scienza e ricchezza
Ricerca, innovazione e sviluppo dei popoli
San Miniato, Scuola Normale Superiore
12 settembre 2005
Andrea Bonaccorsi
Università 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%.
Variazione media annua nella produzione di grano,
1971-1984
Paese
Variazione (%)
Indonesia
5,2
Corea
5,0
Pakistan
4,3
Gambia
- 0,3
Zambia
- 2,2
Ghana
- 2,4
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
Mortalità annua in Germania per 100.000 abitanti
Malattia
1930-36
1976
Polmonite
165
21,2
Meningite
7,4
0,9
Tubercolosi
156
4,7
Poliomelite
19,5*
0,03
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
Internet al CERN
Non intenzionale
Casi di serendipity
Indiretta e differita
Teoria dei numeri
Crittografia
Inappropriabile
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)
Lo sviluppo economico dipende dalla scienza?
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
Lo sviluppo economico dipende dalla scienza?
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)
Lo sviluppo economico dipende dalla scienza?
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)
Lo sviluppo economico dipende dalla scienza?
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).
Lo sviluppo economico dipende dalla scienza?
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
First concepts for
Electron tube spread spectrum
systems
Fleming
FM
Electromagnetism
Cellular
modulation
Maxwell
system
Wireless
Armstrong
concept
telegraphy
Telephone
AT&T
Marconi
Radar
Bell
Electromagnetic
Appleton
Telegraph
waves
Barnett
Morse
Hertz
1844
1870
1822
1876
1837
Fourier Poisson
Analysis Process
Fourier Poisson
1888
1846
1896 1904 1925 1933 1940
1900
1947
1917 1928 1930 1936 1942
Integrated
circuits
Texas
Instruments
Transistor
Bardeen
Brattain
Shockley
Digital signal
processor
The age of
Texas
Instruments Digital
Cellular
Systems
is
Analog
The first
starting, first
cellular
micro
GSM call in
processor Systems
Helsinki
Intel 4004 NMT and
AMPS are
launched
1948 1958 1971
1948
1950
1981 1983
1965
Fast
Estimation
Galois Markov Teletraffic Spectral
Fourier
Chain Theory
Analysis
Theory Information Coding
Field
Theory Transform
Wiener
Wiener Theory
Galois Stochastic Erlang
Shannon Hamming Cooley
Process
Sampling Algorithms and
Tukey
Markov
Theory
computation
Nyquist
Turing
1991
Intensità di conoscenza scientifica nella produzione industriale (citazioni
a pubblicazioni scientifiche nei brevetti)
Science Linkage - Key industry growth 1990-1999
900
Biotechnology
Chemicals
800
Biotechnology
Food, Bev. & Tobacco
Health Care
700
Misc. Companies
Pharmaceuticals
600
Semiconductors
Telecommunications
Miscellaneous
500
Health care
Food Bev
Pharmaceutical
s
400
300
Semiconductor
s
Chemicals
200
Telecommunications
100
Source: Bonaccorsi (2001) on TechLine data
19
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
19
90
0
Science Linkage - Rank of Industries 1999
Biotechnology
28,11
Pharmaceuticals
Misc. Companies
Health Care
Food, Bev. & Tobacco
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
0
2
Source: Our elaborations from Techline
4
6
8
10
12
14
Science Strenght - Key industries 1990-1999
1000
Biotechnology
Chemicals
900
Pharmaceuticals
Computers
800
Conglomerates
700
Health Care
600
Pharmaceuticals
Biotechnology
Semiconductors
500
Telecommunications
Conglomerates
400
300
Computers
200
Semiconductors
Telecommunications
Health Care
Chemicals
100
Source: Our elaborations from Techline
19
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
19
90
0
Science Strenght - Rank of Industries 1999
Biotechnology
Conglomerates
Semiconductors
Health Care
Instrument. & Optical
Electronics
Food, Bev. & Tobacco
Aerospace
Textiles
Forest & Paper Prods.
Machinery
Consumer Products
0
100
Source: Our elaborations from Techline
200
300
400
500
600
700
800
Science Strenght - Key industries growth 1990-1999
2500
Biotechnology
Chemicals
Computers
2000
Biotechnology
Conglomerates
Health Care
Pharmaceuticals
Semiconductors
1500
Telecommunications
Semiconductors
1000
Pharmaceuticals
Computers
Health Care
Conglomerates
500
Chemicals
Telecommunications
Source: Our elaborations from Techline
19
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
19
90
0
Intensità di conoscenza scientifica nella produzione industriale (citazioni a
pubblicazioni scientifiche nei brevetti)
Science Linkage - Region 1990-1999
4
US
3,5
3
2,5
2
1,5
EUROPE
1
JAPAN
0,5
OTHERS
Source: Bonaccorsi (2001) on TechLine data
19
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
19
90
0
Science Linkage - Regions Growth 1990-1999
500
Europe
450
US
Japan
United States
400
Others
Others
350
Japan
300
250
EUROPE
200
150
100
50
0
90
9
1
91
9
1
92
9
1
Source: Our elaborations from Techline
93
9
1
94
9
1
95
9
1
96
9
1
97
9
1
98
9
1
99
9
1
Science Strenght - Regions 1990-1999
250
200
US
150
EUROPE
100
JAPAN
50
OTHERS
Source: Our elaborations from Techline
19
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
19
90
0
Science Strenght - Regions growth 1990-1999
800
Europe
700
Others
Japan
United States
600
Others
US
500
EUROPE
400
JAPAN
300
200
100
Source: Our elaborations from Techline
19
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
19
90
0
SCIENCE LINKAGE - TOP 3 COMPANIES
1st
Aerospace
Automotive
Biotechnology
Chemicals
Computers
Conglomerates
Consumer Products
Electrical
Electronics
Energy
Engrng., Oil Field Svcs.
Food, Bev. & Tobacco
Forest & Paper Prods.
Health Care
Instrument. & Optical
Machinery
Materials
Metals
Misc. Companies
Pharmaceuticals
Semiconductors
Telecommunications
Textiles
Source: Our elaborations from Techline
2nd
3rd
USA
JAPAN
FRANCE
GERMANY GERMANY
JAPAN
JAPAN
UK
JAPAN
JAPAN
FRANCE
JAPAN
UK
JAPAN
JAPAN
SWEDEN
JAPAN
UK
JAPAN
JAPAN
AUSTRIA
Il caso delle nanotecnologie
Crescita esponenziale degli articoli scientifici, 19861995.
Principali paesi attivi nella ricerca scientifica
Papers 1992-2001
USA
Japan
Germany
France
China
United Kingdom
Russian Federation
Italy
Korea
Fonte: Glanzel et al. (2003)
29.574
16.437
13.427
7.909
7.688
6.671
4.948
3.165
2.508
Share
29.4%
16.3%
13.3%
7.9%
7.6%
6.6%
4.9%
3.1%
2.5%
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 (scienziatiimprenditori)
• 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
1
2
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.
Facciamo un esempio
Paesi
ricchi
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
reddito 1960 - reddito 1990
100
75
50
25
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Anni di scolarizzazione al 1960
scolarizzazione 1960 reddito 1960
Poli. (scolarizzazione 1960 reddito 1990)
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
reddito pro-capite 1960 - 1990
100
80
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
35
% della popolazione con terziaria al 1960
Secondaria 1960 - Y 1960
Poli. (Secondaria 1960 - Y 1990)
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
reddito pro-capite 1990
100
75
50
25
0
0
5
10
15
20
25
30
% della popolazione con istruzione terziaria al 60
Reddito pro-capite al 1990 e indice di scolarizzazione
terziaria al 1960
35
A Global Network has Emerged
Source: Wagner (2002)
The Network has a Strong Core
Source: Wagner (2002)
The Core has a “inner core” made by Western countries
Source: Wagner (2002)
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