基于引文中心性圖譜的科學計量學發展及預測

[摘要]科學文獻的引文中心性分析方法，可以用來識別與跟蹤學科發展過程中的核心主題的變化趨勢，并進行科學發展預測。以國際科學計量學權威期刊《科學計量學》于1978-2007年發表的1 957篇論文的39 200條引文為數據樣本，繪制《科學計量學》引文中心性網絡圖譜。該圖譜清晰地揭示出，科學計量學的發展階段及將來趨勢，主要包括：理論奠基階段；引文分析發展階段；科學合作計量研究階段；科學評價階段；科學知識圖譜與信息可視化發展階段；大科學時代的科學計量研究階段；信息計量學發展階段；三螺旋創新計量與納米等新興科技領域計量研究將成為下一階段科學計量學研究的核心主題方向。

〔關鍵詞〕引文中心性圖譜；科學計量學發展；科學預測

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１１．０３．０２７

〔中圖分類號〕Ｇ３０６；Ｇ３０１ 〔文獻標識碼〕Ａ 〔文章編號〕１００８－０８２１（２０１１）０３－０１０８－０５

Development Forecast of Scientometrics Based on Mapping of Citation CentralityLuan Chunjuan１，２ Zeng Guoping１

（１．Shenzhen Graduate Institute，Tsinghua University，Shenzhen 518055，China；

２．Institute of Humanities Social Sciences，WISE Lab，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕Citation centrality analysis can be used to identify and track thematic trends and science forecast in scientific literature.This paper took 39200 quotations of 1957 articles published in scitometrics during 1978-2007 as the sample，and drew the mapping of citation centrality.The mapping showed that the following phases of development forecast of scientometrics:theory foundation，citation analysis，scientific collaboration，science evaluation，mapping of science information visualization，scientometric in big science times，informetrics，triple helix innovation and quantitative study of nanoscience technology will be the core tipic of scientometrics in the future.

〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕mapping of citation centrality;development of scientometrics;science forecast

１ 文獻綜述

引文計量是科學計量學貢獻給當代的杰出理論之一［１］。隨著科學計量學發展的日趨成熟，引文計量法也因其能提供客觀的、定量的參考意見，而越來越成為決策科學化與民主化過程中的一個有力的輔助工具，并且日益受到科學界的重視。

科學計量學界許多學者都對引文計量進行過研究。但最有影響的恐怕要算是《科學引文索引》的創始人尤金·加菲爾德（Eugene Garfield）了。20世紀60年代，當加菲爾德《科學引文索引》在國際科學界中最初出現的時候，人們對它的反應是復雜而又多樣的；但之后不久，當看到引文計量的應用前景時，又“好像有一陣快感流過科學共同體的集體脊梁”［２］。1972年，加菲爾德研究了引文分析作為期刊評價工具，認為期刊可以通過被引頻次的高低和引文的影響來進行排序，進而為科學政策研究服務［３］。1979年，加菲爾德出版了其著作《引文索引的理論及其在科學、技術與人文學科中的應用》［４］，該書由默頓（RK Merton）作序，加菲爾德在該著作中對其《科學引文索引》數據庫的理論基礎與具體應用前景進行了詳盡的闡述。1979年，加菲爾德發表論文《引文分析是一個合法的科學評價工具嗎？》［５］，文章對引文分析在科學評價中的作用進行了分析。當然，除了加菲爾德，還有許多其他的科學計量學家對引文分析進行了研究，比如2005年，穆德（HF Moed）出版了著作《科研評價中的引文分析》［６］等。

傳統的引文分析方法，主要是通過科學文獻的被引頻次來對科學論著、科學家、科研機構，甚至對國家進行科學評價。筆者利用美國Drexel大學的陳超美（Chaomei Chen）開發的信息可視化軟件CiteSpace為《科學計量學》繪制核心文獻演進趨勢圖譜時，發現選用節點中心性的指標，更能反映出科學計量學的發展歷程，甚至可以進一步預測科學計量學的發展趨勢。在筆者尋找陳超美論著中對中心性的相關研究時，驚喜地發現其2005年發表的一篇會議論文，該文探討了CiteSpace繪制的圖譜中的節點中心性問題，陳超美［７］認為可以通過科學文獻引文網絡中關鍵節點的中介中心性分析，來確定一個學科發展演進的過程，預測學科將來的發展趨勢。

對科學計量學學科本身發展進行研究的，也有一批成果。在普萊斯之后的科學計量學的發展進程中，匈牙利著名科學計量學家格倫采爾（W Glanzel）和德國馬普學會的邵普夫林（U Schoepflin）［８］之間曾經有過一次關于大科學計量學與小科學計量學的著名論戰。還有學者運用共詞分析方法，對科學計量學論文的作者合作網絡進行了分析，并進行了發展預測［９］。雷迭斯多夫（L Leydesdorff）出版了《科學計量學的挑戰》［１０］一書，論述了科學交流的發展、計量與自組織等發展歷程。筆者還發現專門對科學計量學的引文進行計量研究的。侯海燕［１１］繪制了《科學計量學》從1978－2004年的69個核心文獻的共引圖譜；2002年，陳超美［１２］等用文獻共被引分析的方法描述了科學計量學20年的發展，并列出了科學計量學3個主要的分支領域：科學學中的引文分析；國際間和國家科學績效分析；研究產出評價。

盡管引文分析與科學計量學本身的發展問題引起了科學計量學界的普遍關注，但筆者尚未發現運用引文中心性圖譜分析方法對科學計量學發展進行預測的研究成果。

本文運用科學計量學研究中的科學知識圖譜理論與方法［１３－１４］，尤其是引文中心性圖譜分析方法，并借助陳超美開發的信息可視化軟件Citespace（http:∥www.pages.drexel.edu/～cc345/），通過繪制形象的科學計量學引文中心性圖譜，并對其進行深刻解讀的基礎上，對科學計量學進行發展及預測分析。本文的具體研究方法，是采用文獻共被引分析方法（Documents Co-citation Analysis）［１５－１６］。

本文研究數據來源于國際科學計量學的權威期刊scientometrics（《科學計量學》），數據下載于美國科學情報研究所（ISI）的web of science檢索平臺，數據檢索的時間范圍為1978-2008年，即從《科學計量學》創刊到2007年的完整年份數據。數據下載日期為2009年5月12日。基本數據包括1 957篇論文的文獻記錄和39 200條引文。

２ 科學計量學引文中心性圖譜

本文的中心性是指中介中心性(betweenness centrality)，代表的是網絡中一個行動者作為居間中介者的能力。中介中心度測量的是行動者對資源控制的程度。生活常識告訴我們，如果一個行動者處于其他許多行動者交往的路徑上，他就具有控制其他人交往的能力，我們就認為該人對他人之間的交往起著橋梁和紐帶的作用，在網絡分析指標中，他會具有較高的中介中心度。“處于這種位置的個人可以通過控制或者曲解信息的傳遞而影響群體。［１７］”而博特(R.S.Burt)的結構洞理論則認為，當兩個點X和Z以距離2相連而不是以距離1相連的時候，則該兩點X和Z之間存在一個結構洞。點Y的中介中心度測量的是點Y對點X和點Z的媒介作用有多大，它的計算公式為：

點Y的中介中心度=經過點Y并且連接X和Z的短程線數量/X和Z之間的短程線總數［１８］

陳超美認為，可以利用citespace圖譜中的科學文獻引文的中介中心性分析方法，來識別和跟蹤學科發展過程中的核心主題的變化趨勢［７］。筆者在此正是利用該方法，通過繪制《科學計量學》引文中心性圖譜，來分析科學計量學的發展歷程，并預測科學計量學的發展趨勢。

運用CiteSpace軟件進行文獻共被引分析，分析對象為Web of Science中檢索出的國際科學計量學權威期刊Scientometrics，于1978－2007年間刊載1 957篇論文的全部39 200條引文，時區選擇1年。網絡節點確定為參考文獻（references），分別在前、中、后3個時間分區中設定單被引頻次、共被引頻次和共被引系數3個層次的閾值（2，1，10），（3，2，15），（3，2，15），選擇使用關鍵路徑（pathfinder）算法［１９］，并選擇中心性（centrality）與時區可視化效果（time-zone view），運行Citespace軟件，生成圖１所示的《科學計量學》引文中心性圖譜。

圖１“《科學計量學》引文中心性時區圖譜”由768個節點和1 144條連線組成。圖中每個節點都表示一條不同的參考文獻，節點外面不同顏色的圓圈表示該文獻在不同年份的引文時間序列，圓圈的大小、厚度與相應年份的引文中心度成正比。

表１列出了“《科學計量學》引文中心性圖譜”中中心性最高的14個文獻及其中心度和被引頻次。需要指出的是，文獻13，即美國學者洛特卡（A J Lotka）于1926年出版的論文《科學生產率的頻率分布》，該文獻由于時間比較久遠，并且與第1個文獻的中心性相距懸殊而被其覆蓋。其余13個文獻均在圖１中有較清晰的顯示。圖１ 《科學計量學》引文中心性圖譜(1978-2008)

中心性最高的文獻是普賴斯（Price）于1963年出版的著作《小科學，大科學》［２０］，其中心度為0.7，遠遠高于第二個文獻，這充分說明該著作對科學計量學發展的奠基作用。中心度排在第二位的文獻，是1979年出版的加菲爾德的著作《引文索引的理論及其在科學、技術與人文學科中的應用》，說明了加菲爾德的該著作對引文分析理論與實踐發展的重要作用。中心度排在第三位的是舒伯特（A SCHUBERT）1989年發表的論文《科學計量學數據文檔：96個國家2649種期刊所有主要科學領域的全面指標系統，1981－1985》［２１］，該論文代表了運用《科學引文索引》數據庫，進行大科學時代的科學計量研究的熱潮。限于篇幅，其余的中心性高的文獻在此就不再一一評介。

表１ 中心度最高的14個文獻及其被引頻次(1978-2007)

序號中心性被引頻次文 獻 信 息10.792(836)PRICE DJD，1963，LITTLE SCI BIG SCI：Little science，big science

（普賴斯：《小科學，大科學》，著作）20.3787(725)GARFIELD E，1979，CITATION INDEXING：Citation indexing-its theory and application in science，technology，and humanities

（加菲爾德：《引文索引的理論及其應用》，著作）30.3474(92)SCHUBERT A，1989，V16，P3，SCIENTOMETRICS：Scientometric datafiles-a comprehensive set of indicators on 2649 journals and 96 countries in all major science fields and subfields 1981-1985

（舒伯特：《科學計量學數據文檔：96個國家2 649種期刊所有主要科學領域的全面指標系統，1981－1985》，論文）40.2862(169)MARTIN BR，1983，V12，P61，RES POLICY：Assessing basic research:Some partial indicators of scientific progress in radio astronomy

（馬丁：《作為科學政策評價工具的文獻計量指標》，論文）50.2311(74)SCHUMMER J，2004，V59，P425，SCIENTOMETRICS：Multidisciplinarity，interdisciplinarity，and patterns of research collaboration in nanoscience and nanotechnology

（舒莫：《納米科技領域科學合作的多學科性與交叉學科性》，論文） 續表１

序號中心性被引頻次文 獻 信 息60.2369(268)PRICE DJD，1965，V149，P510，SCIENCE：networks of scientific papers.

（普賴斯：《科學論文的網絡》，論文）70.1952(441)CALLON M，1986，MAPPING DYNAMICS SCI：Mapping the dynamics of science

（卡隆：《科學知識動力學圖譜》，著作）80.1846(105)MOED HF，1985，V14，P131，RES POLICY：The use of bibliometric data for the measurement of university research performance

（穆德：《運用文獻數據評價大學的科研績效》，論文）90.1438(373)EGGHE L，1990，INTRO INFORMETRICS Q：Introduction to Informetrics:quantitative methods in library，documentation and information science

（埃格赫：《信息計量學導論》，著作）100.1350(5019)MERTON RK，1968，V159，P56，SCIENCE：Social theory and social structure

（默頓：《社會理論與社會結構》，論文）110.1231(98)BEAVER DD，1979，V1，P133，SCIENTOMETRICS：Studies in Scientific Collaboration.2

（畢沃：《科學合作研究Ⅱ》，論文）120.1157(604)GARFIELD E，1972，V178，P471，SCIENCE：Citation Analysis as a Tool in Journal Evaluation:Journals can be ranked by frequency and impact of citations for science policy studies

（加菲爾德：《引文分析方法作為期刊評價工具：科學政策研究中期刊可以通過引文頻次和影響來排序》，論文）130.176(650)LOTKA A J，1926，V16，P317，J WASHINGTON ACADEMY:The frequency distribution of scientific production

（洛特卡：《科學生產率的頻率分布》，論文）140.120(597)ETZKOWITZ H，2000，V29，P109，RES POLICY：The dynamics of innovation:from National Systems and“Mode 2”to a Triple Helix of university-industry-government relations

（埃茨科威滋：《創新動力學：從國家創新系統和雙螺旋到大學·產業·政府三螺旋創新模式》，論文）注：括號內的被引頻次為Google學術搜索的結果，2010－06－15３ 科學計量學的發展及預測

圖１的“《科學計量學》引文中心性圖譜”顯示出，科學計量學的發展及將來趨勢，可以分為以下主要階段：

（1）理論奠基階段。普賴斯1963年出版的著作《小科學，大科學》［２０］、1965年在《科學》雜志上發表的《科學論文的引證網絡》［２２］、默頓（R.K.Merton）于1968年發表的《社會理論與社會結構》［２３］這3個論著，可以說是科學計量學發展的奠基之作。

（2）引文分析發展階段。20世紀70年代，加菲爾德的《科學引文索引》的問世，以及引文分析方法的興起與發展，大大刺激了科學計量學這一全新的科學領域的發展［２４］。圖１中僅有的兩個主題關鍵詞，就是Citation analysis（引文分析）與science citation index（科學引文索引），這也深刻地揭示出引文分析方法是科學計量學發展中最重要的方法，同時加菲爾德的《科學引文索引》數據庫的建立與使用，對科學計量學發展起到的巨大作用。

（3）科學合作計量研究。以畢沃（DD Beaver）的論文《科學合作研究Ⅱ》為代表，科學計量學在20世紀70年代末，進入了大規模的科學合作研究階段。

（4）科學評價階段。馬丁于1983年發表的論文《作為科學政策評價工具的文獻計量指標》［２５］以及穆德于1985年發表的論文《運用文獻數據評價大學的科研績效》［２６］，代表了科學計量學的發展進入了“科學評價”的應用階段。

（5）科學知識圖譜與信息可視化。1986年卡隆（M Callon）的著作《科學知識動力學圖譜》［２７］的問世，標志著科學計量學的發展進入了一個新的階段——科學知識圖譜與信息可視化。

（6）大科學時代的科學計量研究。20世紀80年代末，隨著《科學引文數據庫》的規范化及全球化發展，許多科學計量學家開始運用其進行大規模，甚至全球的科學計量研究。其中舒伯特1989年發表的論文《科學計量學數據文檔：96個國家2 649種期刊所有主要科學領域的全面指標系統，1981－1985》［２１］的影響最大，在圖譜中的中心度很高。

（7）信息計量學發展階段。1990年比利時學者埃格赫（L Egghe）與魯索（R Rousseau）的著作《信息計量學導論》［２８］開創了科學計量學發展的新階段。

（8）創新計量與納米等新興科技領域計量研究。21世紀科學計量學的發展趨勢將如何？哪些領域將成為科學計量學發展的新興領域？從圖１中出現的被引頻次雖然不高，但中心度較高的文獻，即亨利·埃茨科威滋（H Etzkowitz）于2000年發表的論文《創新動力學：從國家創新系統和雙螺旋到大學·產業·政府三螺旋創新模式》［２９］，以及舒莫（J Schummer）2004年發表的論文《納米科技領域科學合作的多學科性與交叉學科性》［３０］等中心性較高的引文圖譜中，我們可以合理預測“三螺旋創新計量研究”與“納米等新興科技領域的計量研究”將成為下一階段科學計量學研究的核心主題方向。

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