基于Web of science的無線傳感網學術研究發展分析

[摘要]運用文獻計量方法，以Web of science為數據源，檢索了有關無線傳感網的文獻，并從年度、學科、機構、基金、期刊、著者和國別等角度進行了統計和分析，以定量數據從側面反映了近十年以來無線傳感網領域研究的發展情況。

[關鍵詞]無線傳感網；定量分析；Web of Science；文獻計量學

[中圖分類號]G350 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-0821(2011)02-0064-06

傳感網、物聯網被認為是繼上個世紀80年代的PC機、90年代的互聯網和移動通信之后的第三次引發IT業突破性發展的新浪潮，因此倍受關注。美國是最早關注這一領域的國家，早在1996年，美國UCLA大學的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗無線集成微型傳感器”揭開了現代WSN網絡的序幕；1998年，同是UCLA大學的Gre-gory J Pottie教授從網絡研究的角度重新闡釋了WSN的科學意義；1999年，美國的移動計算和網絡國際會議指出“無線傳感器網絡是下一個世紀面臨的發展機遇”；2002年，美國橡樹嶺國家實驗室斷言“IT時代正在從計算機網絡向無線傳感網絡轉變”；2009年1月，IBM總裁兼CEO彭明盛提出“智慧地球”理念，美國總統奧巴馬給予積極回應，表明智慧型基礎設施和“智慧地球”將可能上升為美國國家發展戰略，以保持美國在21世紀的競爭優勢。我國很早就開始關注無線傳感網，1999年無線傳感網及其應用研究就出現在中國科學院《知識創新工程試點領域方向研究》報告上；2001年中科院依托上海微系統所成立微系統研究與發展中心；2004年9月相關成果在北京進行演示，部分成果已在實際工程系統中使用；2009年8月7日，溫家寶總理作出“在激烈的國際競爭中，迅速建立中國的傳感信息中心或‘感知中國’中心”的重要講話；9月11日，工業和信息化部副部長奚國華宣布中國傳感網標準工作組正式成立；11月3日，溫家寶總理在北京人民大會堂向北京科技界發表了題為《讓科技引領中國可持續發展》的講話，再次強調要著力突破傳感網、物聯網關鍵技術。以上種種都充分體現了我國政府對無線傳感網領域研究工作的重視。

目前國內對全球傳感網研究進展的成果主要包括：魏佳杰等所撰寫的《無線傳感網發展綜述》、封松林等所撰寫的《物聯網／傳感網發展之路初探》、朱紅松等所撰寫的《無線傳感器網絡技術發展現狀》和趙洪磊等所撰寫的《無線傳感器網絡熱點問題的研究》等，筆者認為有必要采用更精確的文獻研究方法，進一步探討最近十年(2001-2010年)全球傳感網研究進展，以揭示全球無線傳感網的最新動態與特征，指導國內科研人員更有效的開展無線傳感網的研究工作。正值我校信控和信息兩大學院強強聯手，打造國內第一個物聯網工程學院，開展這項工作，也可以學院提供學科競爭情報服務，為學校發展添磚加瓦。

1. 研究方法與數據來源

本文以美國湯普森公司(Thomson Scientific)科技信息所(Institute for Scientific Information，ISI)提供的“科學引文索引擴展版”(SCIE)、“社會科學引文索引”(SSCI)兩大檢索系統為數據來源依據，于2010年5月30日在高級檢索中輸入檢索式：Title=(Wireless sensor network*)OR Title=(WSN)，共檢索到2479篇文獻，其中研究論文1776篇，占總數的71.6％，會議文獻600篇，占總數的24.2％，此外還包括編輯資料64篇、綜述21篇、新聞欄目8篇、更正4篇、會議文摘4篇、書信2篇。本文對數據的外部特征如年代、學科、國別、期刊和作者等進行了統計分析，以求概括2001年以來全球無線傳感網研究的進展情況。

2. 分析過程與結果

2.1 論文年度分析

對研究論文在時間上的分布進行分析，可以從一定程度上反映該領域學術研究的發展速度和理論水平。2001年以來，SCI共收錄無線傳感網方面的文獻2479篇，具體數據見表1。按照載文年度增長率，筆者將它分成2個階段。2001－2003為起步階段，3年載文量依次為2篇、14篇、41篇，由于基數小，盡管絕對增長數量并不是很多，但是年增長率都是100％。2004年以來為快速發展階段，除2007年以外，每年的載文增長較上年度都有大幅增長。2004、2005兩年的年度增長率分別為256％和236％；隨著基數增高，2006、2008、2009年的年度增長率有所降低，分別為155％、122％、137％。2007年是10年中惟一1年較前一年不增反降的，原因主要是刊載該領域論文最多的LNCS(Lec-ture Notes in Computer Science)于2007年起不再被SCI收錄。

2.2 論文學科分析

將2479篇論文按ISI提供的學科類別進行分類，取論文數前10名的學科，得到表2，電信類共有文獻1181篇，占總數的47.6％，工程、電力和電子文獻1097篇，占總數的44.3％，計算機科學、信息系統文獻818篇，占總數的33％，計算機科學、理論和方法占21.8％，其他相關學科文獻總數只有307篇，可見當前研究的重點還是無線傳感網本身，尚未達到普遍應用的階段。但由圖1可以看出，近年來，其他學科文獻的數量逐年增長，占當年發文總量的比例也越來越高，可以預期，在不久的將來，隨著無線傳感網技術越來越成熟，該領域的研究重點將由無線傳感網本身轉向其在各個領域的應用。

2.3 發文機構分析

發表論文最多的前10個機構分別(表3)是：臺灣交通大學(44篇)、渥太華大學(41篇)、中國科學院(40篇)、慶熙大學(40篇)、上海交通大學(40篇)、佐治亞理工學院(38篇)、南加利福尼亞大學(37篇)、首爾國立大學(34篇)、臺灣成功大學(33篇)、浙江大學(32篇)。在前10位的機構中，有3所是中國大陸的，2所是臺灣地區的，2所是韓國的，2所是美國的，1所加拿大的。從機構發文看，數量上的差距并不大，排名的變動隨時都有可能出現。10個機構中有9所是高校，可見高校是目前無線傳感網研究的中堅力量。

2.4 基金資助分析

基金資助前10名(表4)中，排在第1、第6和第9名分別是我國的國家自然科學基金(64篇)、國家科學基金(13篇)和國家高技術研究發展計劃資助項目(10篇)，占我國發文總數的18.6％。對我國所有論文進行統計，其中得到基金資助的論文占發文總量的2／3。第2、3、5、7名都是美國國家科學基金會，總數為105篇，占美國發文總數的11.9％，再對美國所有論文進行統計，其中得到基金資助的論文超過3／4，高于我國的2／3。臺灣地區、韓國和加拿大的基金資助也名列前10，在國家／地區發文量排名中分列4、3、5名?？梢娬闹匾暫唾Y助是促使無線傳感網領域得到迅速發展的重要因素。

2.5 期刊分析

對載文期刊進行分析，可以快速掌握該領域的期刊分布狀況，明確研究人員的投稿取向，確定核心情報源。經SCI檢索可知。2479篇論文共分散于228種期刊中，刊均載文10.87篇；從表5可以看出，top10種期刊累計載文量為1088篇，占論文總量的43.9％，刊平均載文量為108.8篇，是平均數的10倍。根據英國著名文獻學家B.C.Bradford提出的描述文獻分散規律的經驗定律：如果將科技期刊按其刊載某學科專業論文的數量多少以遞減順序排列，把期刊分為文章數量相等的核心區、相關區和非相關區，各區期刊數量呈l：n：n²的關系。據此取刊載論文總數前1／3的期刊，則前6種期刊(共載文812篇)可確定為該學科的核心期刊。鑒于《LECTURE NOTES IN COMPUT-ER SCAENCE》一刊于2007年起已不再被SCI收錄，因此取除該刊以外2116篇的1／3，則前9～10種期刊(分別共載文679、725篇)可確定為該學科的核心期刊。《COMPUTERCOMMUNICATIONs》、《SENSORS》兩大刊物，在近十年分別收錄以無線傳感網為主題的文獻134篇、113篇，兩刊發文占總數的10％，遠高于其他幾種期刊，是無線傳感網領域的科研人員互相學習、交流、探索的重要期刊，對該領域研究水平的提高起到了重要作用。

2.6 著者分析

衡量某一學科中科研人員貢獻的大小，可以通過其發文量、被引頻次和h指數?？蒲腥藛T的發文量考察的是他的“學術生產力”。SCI論文的被引頻次在一定程度上體現了科研成果的學術水平，也反映了作者的科研成果被國際同行關注的程度，論文被引次數越多，說明其在該領域影響越大，因此，論文被引頻次考察的是科研人員的“學術影響力”。h指數是指某一科研人員在其發表的N篇論文中，至多有h篇論文分別被引用了至少h次，h指數能夠測度科學家的持久績效。

由表6可知，top10作者發文共214篇，占總數的8.63％，總被引806次，篇均被引次數為3.77，遠低于2479篇文獻的篇均被引用次數5.20，10名高產作者中只有4人剛剛達到平均數，但最高也僅為5.83，其他6位均未達到平均水平。特別值得一提的是，排名第1的韓國作者LEE，S發文3l篇，具有非常高的學術生產力，但是總被引僅18次，篇均被引次數只有0.58；美國的WANG，Y，發文19篇，總被引僅僅16次，篇均被引次數為0.84。10位高產作者的h指數有5位為6，LEE，S和WANG，Y的h指數僅為3?？偟恼f來，高產作者的篇均被引次數和h指數均偏低，學術影響力比較有限，這一現象值得深思。

2.7 論文國家／地區分析

一個國家／地區科研工作者發文量的多少，可以一定程度上體現其學術研究水平。表7列舉了2001年以來無線傳感網領域論文量排名前10的國家／地區，10個國家／地區共發表論文2381篇，占總數的96％，可見無線傳感網領域的研究集中程度非常高。美國(879篇)、中國大陸(469篇)、韓國(316篇)、臺灣地區(207篇)和加拿大(181篇)排在總量前5位，特別是美國，以遠遠高于其他國家的879篇雄居榜首。2001—2003年期間載文57篇文獻，美國占了41篇，臺灣地區、日本各有2篇，加拿大、意大利各1篇，可見美國在無線傳感網領域的研究起步比較早，并且在后面的幾年中一直保持這種優勢，每年都以絕對優勢排在第1；2004年，中國大陸和韓國各發文10、9篇，一舉均超過美國以外的其他各國，此后發文量穩步增長，10年總發文量分列2、3名。2479篇文獻中英文文獻2470篇，中文3篇，其他語種6篇，英文文獻所占比例與“SCI中英文期刊占源期刊總數的80％以上”相比是過高的，而發文最多的10個國家／地區中中國大陸、韓國、臺灣地區等均不是以英語為母語的國家，而英語以外其他語種的論文僅有9篇，可見該領域科研人員更愿意將自己的成果發表在英文期刊上。

一國論文被引頻次的多少體現了國家在該領域的學術影響力。本次調查的2479篇文獻，篇均被引次數為5.20。但是不同國家，篇均被引次數差距很大。從表8可以看到美國的篇均被引次數高達11，超過總平均數的2倍，美國以外發文前10的國家篇均被引次數均未達到平均水平，特別是中國大陸、韓國、日本、英國、西班牙5國，篇均被引次數都不到2，說明這幾個國家的論文質量還有待提高；美國的總被引次數9692次，是其他9個國家／地區總被引次數(3215次)的3倍；從表9可以看到，高被引論文的前10中5篇出自美國，中國大陸一篇也沒有；高被引論文的前100中美國占83篇，臺灣地區5篇，中國大陸和加拿大各4篇。h指數也可以用來測度某個國家在科研上的持久績效，美國的h指數為41，這個數字遠遠高出其他各國，再一次說明了美國在該領域的學術影響力是其他各國無法比擬的。

3. 結論

(1)2001年以來，無線傳感網領域共發表SCI研究論文2479篇，排名前10的國家／地區發表論文占總數的96％，可見研究目前還集中在少數國家。發文數量從2001年的2篇增長到2009年的609篇，目前還在繼續增長之中。2479篇論文中，英文文獻2470篇，表明該領域科研人員更愿意將自己的成果發表在英文期刊上。

(2)無線傳感網領域的研究力量集中于TOP10國，發文量占總數的96％。無論從論文發表的年代分布還是在論文的數量以及產生的影響上，美國自始至終遙遙領先?；诿绹斍暗目蒲袑嵙?、政府對該領域的重視和支持，可以預期，在今后的幾年內，美國在該領域的領袖地位將毫無以外的繼續保持。中、韓兩國雖然起步較晚，但2004年以來論文量猛增，臺灣地區、加拿大緊隨其后，表明世界各國都逐漸認識到無線傳感網的重要性，對該領域的關注度越來越高。

(3)中國在無線傳感網領域的發展非常迅速，我國政府對該領域的重視和支持為我國成為繼美國之后的第二大國起到了至關重要的作用。但是我國發文的總被引702次，論文最高被引29次，篇均被引次數只有1.5，top100高被引論文中我國只有5篇，這些數據都說明我國的論文質量還有待提高。

(4)無線傳感網作為一門面向實際運用的學科，目前已被應用于軍事、醫療保健、家居以及其他的商業領域。但從目前研究主要集中在電信和計算機科學可以看出，當前研究的重點還是無線傳感網本身，尚未達到普遍應用的階段；在未來幾年內有關無線傳感網的文獻還將大量涌現，是無線傳感網突破“研究”轉向“實用”的沖刺階段；隨著無線傳感網研究的不斷發展和深入，其應用的范圍將會越來越廣，在各領域內的運用也將會越來越深入。

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