科学研究：再现与复制

周 健

   大约在半个世纪前，就有研究人员注意到了“再现危机”（Reproducibility Crisis）的问题。在2005年，Ioannidis就发出了“为什么大多数（生物/医学）已发表的研究结果都是错误的？”的疑问。2015年他报告说，在计划再现的50个癌症研究结果中，47个无法再现。同年，心理学家Nosek也指出，许多在心理学期刊上发表的研究（包括他自己的）都不能再现。与“再现”相对应的另一个关键词是“复制”。后者依然是一个重要问题。在中国，多年前发生的一位研究人员发表在《自然》子刊上的关于基因剪接工具的论文最终被撤稿的事件，也引发了学术界对“再现危机”的关注。

   何谓“再现与复制”？美国国家科学院在2019年的一份报告中指出：“再现”是指某个研究结果的原始研究人员（或另外的研究人员）采用与原始研究相同的条件、环境、数据、原理和方法，进行与原始研究所有流程完全一致的研究，并得到与原始研究相同的结果，这一过程称为“再现”，或者说这项原始研究具有可再现性。“复制”是指另外的研究人员尽可能依据原始研究的原理和方法，采用相应的条件、环境，采集新的数据，进行新的研究，得出的研究结果与原始研究结果一致或更优的过程，换句话就是这项原始研究具有可复制性。

   在讨论导致再现危机和科学成果无法复制的原因时，Peels在2019年写道，其中包括(1)欺诈、伪造和剽窃，(2)可疑的研究实践，部分原因是不健康的研究系统的出版物，(3)人为错误，(4)条件和环境的变化，(5)缺乏有效的同行评审，(6)研究缺乏严格性。同时，美国国家科学院的报告也说：“由于本质的内在可变性和测量装置的局限性，结果被概率性地评估，而科学发现过程无法提供绝对的真理或确定性。” Leichtmann （2022）在一篇文章中写道：“研究是由人类研究人员进行的，他们是社会世界的一部分，因此他们的工作也受到价值观、目标和理论假设的驱动。”由此可见，要充分保证科学研究成果的再现与可复制，并非易事。

   然而，Stodden说：复制，即独立实施科学实验来验证特定发现的实践，是发现科学真理的基石。美国国家科学院的报告也指出，可再现性和可复制性是获得科学知识信心的关键途径。可比结果的重复发现往往证实原始科学结论的真实性，并且出于同样的原因，重复失败使原始结论被怀疑。这一过程可以确认和扩展存在的知识，也可能颠覆以前的知识，用对自然世界的更准确的科学理解取代它。科学事业依赖于科学界仔细审查科学主张的能力，并随着时间的推移，对能够经受住反复测试的结果和推论获得信心。当一项科学研究成果成为政策的基础，或对人类的福祉产生直接或间接的影响时，科学的可靠性就不仅仅是一个学术问题了。因此，提高科学研究成果的可再现性和可复制性是一个无法被忽视的话题。

   如何提高科学研究成果的可再现性和可复制性？

   第一，美国国家科学院的报告指明了重点。在整个过程中，重要的是数据和方法的共享，以及不确定性的估计、描述和报告。报告科学结果的不确定性是科学过程的核心原则，科学家有责任传达适当的不确定程度的不确定性。

   第二，加强对研究人员伦理道德观念及法规制度的教育和引导。美国国立卫生研究院曾经指出，科学研究是基于日常生活相同的伦理价值观，包括诚实、公平、客观、开放、值得信赖和尊重他人。“科学标准”是指这些价值观念在研究中的应用。例如，对分享研究材料的开放程度，对审查拨款提案的公平性，对同事和学生的尊重，以及对报告研究结果的诚实程度。

   第三，强化对研究过程全流程的管理，各种记录要完整、准确、可核查。（1）明确地分离、标记和记录所有发生在数据和文件上的数据、文件和操作。（2）完全记录所有操作，尽可能地自动化它们，并在可行时避免对工作流进行手动干预。（3）将工作流设计成一系列粘在一起的小步骤，将一个步骤的中间输出输入到下一步作为输入。

    第四，相关报告要详尽，规范、确切。例如：（1）清晰描述研究中涉及的所有方法、工具、材料、程序、测量和其他变量；（2）对数据分析和决策的清晰描述，以排除某些数据并包括其他数据；（3）对于依赖于统计推断的结果，分析决策的描述，这些决策何时做出，以及研究是探索性的还是验证性的；（4）对一般性的预期约束的讨论，例如作者认为哪些方法特征可以在不影响结果的情况下变化，哪些必须保持不变；（5）精度或统计能力的报告；（6）对测量、结果和推断的不确定性的讨论。

   第五，严厉打击“科学不当行为”。（1）捏造：编造数据或结果。（2）伪造：操纵研究材料、设备或过程，或改变或省略数据或结果，从而使研究不能准确地出现在研究记录中。（3）剽窃：盗用别人的想法、过程、结果或词语。

    第六，敦促科学研究系统中的其他利益相关者，采取相应的行动，支持和监督相关人员或组织，实践提高科学研究成果的可再现性和可复制性的系列措施。

                                  二0二二年六月

Contact：zhoujian.china@aliyun.com