我國電子學與信息系統學科研究熱點與發展趨勢

〔摘 要〕本文以2000-2007年電子學與信息系統學科各分支領域獲得國家自然科學基金資助的面上項目情況作為數據源，采用熵值法對這些數據進行分析，得到該學科的研究熱點，并對學科內各領域未來幾年的發展趨勢做出預測。

〔關鍵詞〕國家自然科學基金；電子學與信息系統；熵值法；研究熱點

〔中圖分類號〕G20 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1008-0821(2009)04-0068-04

Focal Points and Trend of Electronics and Information System

——Entropy Analysis of General Projects by NSFCHe Jing1 Hui Wenjing2 Ma Huzhao3

(1.College of Electronic Information and Automation，Tianjin University of Science Technology，

Tianjin 300222，China；

2.Department of Electronical Engineering，Hebei Engineering and Technical College，Cangzhou 061001，China；

3.Tianjin Science of Science Institute，Tianjin 300011，China)

〔Abstract〕Based on the data of general projects supported by NSFC in kinds of fields of electronics and information system from 2000 to 2007，the research used entropy method to analyze these data，get research focus in this field，and gave a prediction of development in various fields within next several years.

〔Key words〕NSFC；electronics and information system；entropy method；focal points

電子學與信息系統是一個內容非常廣泛的學科，它包含信息采集與信號處理、通信系統理論、電路技術、電磁波理論及應用等多方面內容[1]。隨著人類對信息服務需求的日益增長，信息的多樣性與實時性對電子信息技術提出了更高的要求。該學科的飛速發展加速了通信、廣播電視、雷達等領域的信息數字化進程。

我國電子學與信息系統學科的發展與國家自然科學基金的支持密不可分。國家自然科學基金屬于自由申請，沒有指令性計劃，因此基本上是按照自然科學的發展規律和科研人員的興趣進行自由選題申請。其資助的面上項目從宏觀上反映了電子學與信息系統學科研究的軌跡、現狀及發展趨勢。因此，對國家自然科學基金資助項目的研究可以了解該學科的研究發展動態，從而進一步提高我國自然科學基金的管理水平。

基于這種考慮，本文對近年來(2000-2007年)國家自然科學基金委員會電子與信息系統學科資助的面上項目進行動態分析，系統地剖析近年來資助項目情況，重點對資助項目的研究熱點加以分析，以期為科研人員在研究選題方面提供導向，為制定學科發展規劃并遴選優先資助領域提供決策參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

根據信息科學部新版的學科代碼劃分，本研究將電子學與信息系統學科劃分為信息理論與信息系統、通信理論與系統、信號理論與信號處理、信息處理方法與技術、電路與系統、電磁場與波、物理電子學、生物電子學與生物信息處理、敏感電子學與傳感器、本學科其它類共10個研究領域[2]。研究主要以2000-2007年電子學與信息系統學科資助的面上項目為數據源，分別分析這10個領域的研究現狀及發展趨勢。通過分析找到該學科的研究熱點，供大家參考。

1.2 研究方法

“研究熱點”反映著某一時間段內學術界對于一些特定問題或領域的關注程度[3]，資助項目數量和金額可以在一定程度上說明主要研究領域和非主要研究領域，而受資助項目數量和金額的增長則反映出各領域的發展速度，因此，本研究選取項目數量、項目數增量(某一領域本年項目數與上年項目數差值)、項目數增長率(增量與上年項目數之比)、項目金額、金額增量(本年項目金額與上年金額差值)、金額增長率(增量與上年項目金額之比)和平均金額(平均每個項目受資助金額)7個指標進行分析、綜合以期找到電子學與信息系統學科的研究熱點。

熵值法是一種客觀賦權法，它根據各項指標值所提供的信息量的大小來確定指標權重[4]。由熵值法求得的評價結果可以從客觀上反應評價對象在發展水平和發展速度上的狀態，而現有的統計數據又滿足熵值法需要完整數據樣本的要求[5]。因此，采用熵值法來確定電子學與信息系統學科的研究熱點是科學的。熵值法計算研究熱點的具體步驟如下：

(1)數據的標準化：選用極差變換法實現數據的標準化。設X為m個年份、n個指標的樣本矩陣，有X=(xij)m×n，對初始數據做標準化處理，令

yij=xij-minixijmaxixij-minixij，(1im，1jn)

其中，maxxij、minxij分別是第j個指標下各樣本值的最大值和最小值。計算得到的yij∈[0，1]，而計算信息熵時需要取對數，因此作為底數指標值應為某大于1的值，因此做出以下調整，令

zij=yij×40+60

得到標準化矩陣：Z=(zij)m×n。

(2)計算指標j下第i年所占比重：pij=zij∑mi=1zij(1im，1jn)

(3)求指標j的信息熵：ej=-k#8226;∑mi=1pij ln pij(1jn)。其中k值與樣本數m有關，本研究中為70則k=1/ln70≈0.2534

(4)計算第j個指標的差異系數：對于指標j，其值的差異越大，對方案評價的作用越大，熵值越小，反之，差異越小，對方案評價的作用越小，熵值就越大。因此，定義差異系數為：gj=1-ej(1jn)。

(5)確定指標權重：指標j的權重為wj=gj∑nj=1gj(1jn)

(6)計算各年、各領域的評價值：fi=∑nj=1zij×wj，對各年同一領域的評價值求均值，即得到該領域的研究熱點值。

2009年4月第29卷第4期現?代?情?報Journal of Modern InformationApr.，2009Vol.29 No.42009年4月第29卷第4期我國電子學與信息系統學科研究熱點與發展趨勢Apr.，2009Vol.29 No.42 電子學與信息系統研究熱點分析

2.1 項目資助總體情況

信息科學部重視對電子學與信息系統學科領域前沿性與基礎性研究的資助，鼓勵與我國生產實踐緊密結合、創新性較強的理論及工程技術研究。2000-2007年項目資助的總體情況如表1所示。表1 電子學與信息系統項目資助總體情況

年 度項目數量(個)總金額(萬元)平均金額(萬元)2000831 41217.0120011242 09716.9120021533 10320.2820031362 78420.4720041693 70821.9420052284 96421.7720062275 43823.9620072386 09625.61

統計得到，2000-2007年累計資助項目1 358項，資助總金額近3億元，年資助金額基本呈遞增趨勢，2007年的資助金額是2000年的4.3倍，資助強度則由2000年的平均每項17.01萬到2007年的25.61萬，增長了51%。從這些數據可以看出國家大力增加基金的投入，為電子學與信息系統學科的發展及研究質量的提高提供了必要的物質保證。

表2列出了2000-2007年電子學與信息系統各分支領域獲得國家自然科學基金資助的項目數量和項目經費情況。從表2可以看出，近幾年獲得大力資助的領域是“信息理論與信息系統”及“通信理論與系統”，而“生物電子學與生物信息處理”及“敏感電子學與傳感器”兩個領域則未獲資助。由于各研究領域的研究方法和技術不同，其學科平均資助強度略有差別，從18.5萬元到22萬元不等。信息理論與信息系統、電路與系統分支學科獲得的平均資助強度較大。表2 各分支領域資助情況

分支領域項目數項目金額平均金額信息理論與信息系統4139 41721.71通信理論與系統4599 93420.90信號理論與信號處理5198518.52信息處理方法與技術1543 48521.57電路與系統1222 72622.05電磁場與波1422 99820.67物理電子學510721.4生物電子學與生物信息處理000敏感電子學與傳感器000其它1225621.33

2.2 研究熱點分析結果

使用上文介紹的熵值法求得各指標的權重wj如表3所示：表3 各指標權重

權重權重項目數量0.22809金額增量0.062948項目數增量 0.05275金額增長率 0.065865項目數增長率0.061326平均金額0.327868項目金額0.201154

根據計算出的權重，將樣本值做加權平均，得到各年、各領域的評價值，對同一領域的值取平均得到該分支領域的研究熱點值。具體數值及各年評價值排序如表4所示：

表4 電子學與信息系統各分支領域研究熱點值評價結果

2001200220032004200520062007總排序研究熱點值信息理論與信息系統2122122285.4012通信理論與系統1211211186.0523信號理論與信號處理7758666773.7391信息處理方法與技術4634533378.3988電路與系統5443475477.3245電磁場與波3575344577.0604物理電子學88661088867.4742生物電子學與生物信息處理88998810962.7471敏感電子學與傳感器8899889962.7471本學科其它類6387757674.3224

從表4中可以看到，電子學與信息系統中10個分支領域可分為3個檔次：

(1)第一檔次為“信息理論與信息系統”和“通信理論與系統”。這2個領域的研究熱點值均在80以上，各年排序也在前兩名。對“金額增長率”和“項目數增長率”2項指標的單獨評價顯示，在全部10個分支中“信息理論與信息系統”排名第2，“通信理論與系統”排名第5，說明這2個領域研究不僅獲得資助的項目數量多，而且保持了較高的增長率。對這2個領域的平均資助力度也逐年上升，從2000年的16萬元/項目上升到2007年的26萬元/項目。這2個領域都偏重于理論基礎研究，“信息理論與信息系統”含信息論與編碼、信息系統建模與仿真及認知無線電等分支，“通信理論與系統”主要涉及網絡通信、無線通信、多媒體通信等通信系統的理論及相關技術，信息科學部應繼續重視我國自主性學術理論創新及發展，鼓勵這些先進理論與實際應用相結合，將理論應用于實踐，讓研究成果發揮更大作用。

(2)第二檔次包括“信號理論與信號處理”、“信息處理方法與技術”、“電路與系統”、“電磁場與波”、“本學科其它類”5個領域。這幾個領域的研究熱點值均在70~80之間，處于中等水平。

其中“信號理論與信號處理”領域獲得國家自然科學基金資助項目總量相對較少，但在“金額增長率”和“項目數增長率”2項指標的評價中名列前茅，在信息化時代對數字信號的處理方法及理論已成為信息科學中不可或缺的分支，引起眾多學者的關注，有可能成為未來研究的熱點，基金委應保持對該領域的資助力度，并在一定范圍內略作增加。

“信息處理方法與技術”領域的研究熱點值為78.4僅次于第一檔次的2個領域，該分支被列為“十一五”期間重點支持研究領域，呈現出旺盛的生命力，其中關于圖像處理算法的研究更是近年來的熱點[6]。表4中數據表明該領域研究熱度呈上升趨勢。針對這種情況，信息科學部應加大對該分支學科的資助力度。

“電路與系統”作為一個傳統的研究領域，近年來得到了平穩發展。因為進行該領域研究的研究成本較高，所以其平均資助強度是各分支學科中最高的。電路的集成度和復雜度繼續按摩爾定律增長，對電路系統的可靠性、抗干擾能力及電路設計理論提出了更高的要求，作為實際應用的需要，這些因素都將繼續推動該領域研究的發展。

“電磁場與波”主要涉及電磁場理論、計算電磁學、電波傳輸、微波元件、電磁兼容等方面問題，國外一直較重視這方面的研究，我國在這方面還有很大發展空間，“電磁波產生、傳播及應用的新理論與技術” 已被列為“十一五”期間重點支持研究領域，隨著人們環保意識的加強，有關電磁輻射的研究也日益升溫。國家自然基金委應增強對該領域的資助。

(3)第三檔次為“物理電子學”、“生物電子學與生物信息處理”、“敏感電子學與傳感器”3個領域。這3個領域的研究熱點值小于70，相關科研較不活躍。

“物理電子學”是近代物理學、電子學、光學、光電子學、量子電子學及相關技術與學科的交叉與融合，主要在電子工程和信息科學技術領域進行基礎和應用研究。目前國內多所高校均有該學科碩士點或博士點，并建有重點實驗室，但近年來申請到的國家自然科學基金受資助項目較少。部分原因在于該領域屬于交叉學科，需要較強的物理基礎，并往往研究在強輻照、低信噪比、高通道密度等極端條件下小時間尺度信號的狀態，所需科研投入較多。信息科學部應考慮鼓勵該領域研究，擴大粒子物理、等離子體物理、激光等物理前沿對電子工程和信息科學的概念和方法所產生的影響，并由此形成電子學的新領域和新生長點。

“生物電子學與生物信息處理”是上世紀80年代以來新興的一門邊緣學科，是生物學與電子信息科學相互交叉滲透形成的[7]。本文的評價體系顯示該學科的研究熱點值較低，但國際上該領域的發展十分迅速，已介入生命科學研究領域，用于探究生命過程的本質，揭示重大疾病的機制。我國對該領域的發展也已提起重視，“生物信息處理與生物計算”被列為“十一五”期間重點支持研究領域，相信在國家資金的支持下，該領域的研究將有長足進步。

“敏感電子學與傳感器”主要研究各種傳感器的傳感機理、信息檢測及新型敏感元件。在現代工業生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，并使產品達到最好的質量。可以說，沒有眾多的優良的傳感器，現代化生產也就失去了基礎。隨著我國的傳感器技術的迅速發展并日臻成熟，該領域已不再是研究重點，因此，其研究熱點值居于末位。

3 結 語

本研究利用熵值法對我國電子學與信息系統學科的研究熱點和發展趨勢進行了分析，給出的綜合評價結果完全基于評價指標所提供的信息而產生。分析結果顯示：

(1)“信息理論與信息系統”和“通信理論與系統”學科作為近年來資助重點保持了較好的發展勢頭，以后幾年仍將是研究熱點，發展態勢良好。

(2)“電路與系統”與“電磁場與波”領域研究熱點值在10個領域中處于中等水平，但市場的實際應用需求將在很大程度上推動這2個領域的發展，因此未來幾年被關注度將有所提高。

(3)“生物電子學與生物信息處理”是一個新興學科，我國在這方面的研究尚處于起步階段，目前熱點值較低，但國外這方面研究很多且成果豐碩，我國也已將它被列為“十一五”期間重點支持研究領域，可以預見該領域發展的黃金時期即將到來，國家自然科學基金委應增強對該領域的資助。

(4)“敏感電子學與傳感器”領域經過多年發展，已日趨成熟，若無突破，估計短期內不會成為研究熱點。

由于分析結果僅是基于國家自然科學基金資助項目得到的，未參考科研論文等相關數據，所以不能完全體現該學科的發展趨勢。本文采用熵值法分析電子學與信息系統的研究熱點與發展趨勢，旨在為電子學與信息系統學科的科研人員選擇研究方向時提供參考，并在信息科學部確定資助項目時有所幫助。

參考文獻

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