Predicting research trends with semantic and neural networks with an application in quantum physics
Notice bibliographique
Résumé
The vast and growing number of publications in all disciplines of science cannot be comprehended by a single human researcher. As a consequence, researchers have to specialize in narrow subdisciplines, which makes it challenging to uncover scientific connections beyond the own field of research. Thus, access to structured knowledge from a large corpus of publications could help push the frontiers of science. Here, we demonstrate a method to build a semantic network from published scientific literature, which we call SemNet We use SemNet to predict future trends in research and to inspire personalized and surprising seeds of ideas in science. We apply it in the discipline of quantum physics, which has seen an unprecedented growth of activity in recent years. In SemNet, scientific knowledge is represented as an evolving network using the content of 750,000 scientific papers published since 1919. The nodes of the network correspond to physical concepts, and links between two nodes are drawn when two concepts are concurrently studied in research articles. We identify influential and prize-winning research topics from the past inside SemNet, thus confirming that it stores useful semantic knowledge. We train a neural network using states of SemNet of the past to predict future developments in quantum physics and confirm high-quality predictions using historic data. Using network theoretical tools, we can suggest personalized, out-of-the-box ideas by identifying pairs of concepts, which have unique and extremal semantic network properties. Finally, we consider possible future developments and implications of our findings.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,011 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,006 | 0,005 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».