學術期刊與科學數據倉儲關聯研究*
——兼論圖書館科學文獻與科學數據關聯的途徑

衛軍朝 宋婧婷

（1.上海大學圖書情報檔案系 上海 200444）

近年來，隨著數據密集型科研活動的蓬勃發展，越來越多的科學數據倉儲被建立，以滿足科學數據保存和管理的需要。據Re3data.org的統計，截至2017年9月，已經有1900余個科學數據倉儲在Re3data.ORG注冊，體現了科學數據倉儲的迅速發展。而圖書館保存著海量的科學文獻，這些科學文獻往往被獨立的保存在文獻管理系統中。微軟研究院科學家Jim Gray指出，科學研究的素材實際包含呈金字塔型的三個層面：處于塔尖的科學文獻、中間層是派生數據和重組數據、基礎層是大量的原始數據，科學文獻和科學數據共同構成科學研究的總體。如何將圖書館的科學文獻和目前蓬勃發展的科學數據關聯起來，將二者構成科研成果的全體，讓用戶置身于完全的科研成果環境中，使科學文獻和科學數據共同來支撐科學發現，成為科研新范式下，圖書館面臨的重要問題。

在傳統的學術交流體系中，學術期刊也以科學文獻為主要報道內容。隨著數據密集型科研范式的興起，越來越多的學術期刊出臺期刊數據政策，要求作者在提交學術論文的同時，必須在學術期刊或在第三方科學數據倉儲提交相關的科學數據。學術期刊通過和科學數據的關聯，為用戶提供集文獻和數據于一體的信息服務。目前看來，學術期刊與科學數據之間的關聯實踐成為研究科學文獻和科學數據關聯的典型范例和最活躍研究對象，本文以學術期刊與科學數據倉儲的關聯為研究對象，希望通過本文的努力，為我國圖書館開展科學文獻與科學數據倉儲關聯提供參考。

1 學術期刊的期刊數據政策

期刊數據政策是數據密集型科研范式下，學術期刊制定的提交數據、保存數據、開放數據、共享數據的重要措施，它對數據的提交方式，數據的內容、共享范圍、有效期、版權、保存方式等具體信息進行了規定。對期刊數據政策的分析可以加強我們對學術期刊與科學數據倉儲關聯的認識。如期刊PLoS One要求所有論文中涉及到的數據都必須無限制的開放，要求作者在提交論文時，同時提供一份“數據可用性說明”，以描述論文涉及到科學數據的使用和訪問方法。PLoS One推薦幾種數據存儲的途徑，其中強烈推薦將數據存儲在公開的數據倉儲中。BioMed Central鼓勵所有作者將數據以一種可機讀的方式存儲在公共數據庫中，并且在“數據可用性說明”中提交數據 DOI或 Accession Numbers。

從期刊數據政策可以看出，學術期刊往往要求作者將與論文相關的科學數據，提交至學術期刊或公共科學數據倉儲。如Wiley、Springer等出版商要求作者將科學數據存儲在PANGAEA等數據存儲庫；Science、PNAS、Nature、BMC等國外學術出版社和期刊出臺相關的數據政策，要求作者提交論文的同時，也要提交相應的科學數據；PubMed中的文章可以與GenBank、Dryad等數據存儲庫中的數據進行關聯等。

JISC資助的旨在調研學術期刊數據政策的項目Journal Research Data Policy Bank針對400種期刊的科學數據政策調查發現，其中約一半的期刊對其所發表文獻的支撐數據提出定向存儲的要求，要求作者在提交學術論文時，必須同時或在第三方科學數據存儲庫提交相關的科學數據。特別是地理科學、基因學、生物學等學科數據量較大的學術期刊，往往會為作者提供用以存儲與期刊文獻關聯的科學數據的數據倉儲。如美國地理協會 （The Geological Society of America,GSA）的 GSA Data Repository專門用以存儲其出版的科學期刊的支撐數據。

Dryad于2011年提出聯合數據保存政策（The Joint Data Archiving Policy，JDAP）提出支撐學術論文的科學數據也應該被保存在合適的公共存儲中，以被讀者獲取和訪問。JDAP最先被生態和進化學領域的期刊提出，目前已成為大多數學術期刊制定數據政策的主要參考標準。采用該政策的期刊多推薦使用Dryad作為定向存儲數據的數據倉儲。

2 學術期刊與科學數據倉儲關聯現狀

數據密集型科研范式下，越來越多的學術期刊開始嘗試與科學數據進行關聯，實現論文和數據的互操作，為用戶提供集文獻和數據于一體的信息服務，實現科學數據的增值再利用。本文通過對國外有代表性的期刊數據政策、學術期刊與科學數據關聯實踐、以及部分代表性的科學數據倉儲的調研和分析，來了解學術期刊和科學數據倉儲之間的關聯關系。

表1 部分學術期刊與科學數據倉儲關聯情況

國內學術期刊與科學數據關聯實踐才剛起步。《現代圖書情報技術》從2016年第2期起，要求所有發表論文提交支撐論文結論的數據，編輯部將對論文和數據進行關聯和出版；《圖書館雜志》也開通了數據管理平臺，鼓勵作者在提交數據論文的同時，提交數據全文或數據引用方法。傅天珍、陳妙貞于2014年對我國學術期刊數據出版政策的調查發現，即使在我國最具國際影響力的期刊中，擁有數據政策的期刊數量仍非常有限，且主要是自然科學與工程技術類期刊。

國內關于學術期刊與科學數據倉儲關聯的研究尚且不多，主要集中在兩個方面：一是對學術期刊科學數據政策的研究。 吳蓉等調研了 Science、Pans、Nature、BMC的期刊數據政策，從數據提交規范、數據審查政策、數據權益政策等方面進行了論述；陳秀娟等對美國化學學會期刊的數據政策進行了剖析；雷秋雨等對進化生物學領域期刊的數據政策進行了綜述；陳全平從主體、客體與主要內容的角度分析了期刊數據政策；二是對科學文獻和科學數據的關聯性研究。黃筱瑾基于元數據描述的角度，分析了科學數據和科學文獻關聯的幾種模式；邱春艷在2014年和2015年的兩篇論文中對期刊文獻與科學數據的關聯服務及其實現進行了比較全面的研究；郭學武總結分析了科技數據與科技文獻相互關聯的三種主要模式：基于引用的直接關聯、基于同被引關聯和基于引文網絡的擴展并聯。

3 學術期刊與科學數據倉儲關聯實現方式

3.1 與科學數據倉儲建立合作關系

學術期刊與科學數據倉儲建立合作關系，可以根據二者的實際情況，最大可能的合作實現學術期刊與科學數據的關聯，增強文獻和數據關聯的廣度和深度，促進科學數據的開放共享。如Elsevier希望通過與科學數據的關聯，完善論文的上下文環境，為用戶提供更完善的科研產出，構建完整的論文產出成果，盡可能地提高數據集的可獲取性來支持科研人員的研究。已與包括Protein Data Bank、Encyclopedia of Life、Cambridge Crystallographic Data Center、PANGAEA、SIMBAD Astronomical Database、Dryad 在內的50多個科學數據倉儲建立了合作關系，通過Elsevier開發的Science Direct平臺與這些科學數據倉儲進行關聯和互操作。

目前學術期刊已與一些大型公共科學數據倉儲之間建立合作關系。Dryad鼓勵學術期刊成為Dryad的合作伙伴，構建學術期刊與Dryad的集成系統，使用戶在提交學術論文時，可以同時在學術期刊系統提交相應的科學數據至Dryad,實現學術期刊和科學數據倉儲的無縫關聯,目前已與130余種期刊之間實現了合作關系，如PLoS的全部期刊已與Dryad實現集成，作者在提交論文的同時，相關數據可同步至Dryad。Dataverse科學數據倉儲系統則提供了與學術期刊系統的集成插件，學術期刊利用Dataverse的數據倉儲插件，建設與自身系統集成的Dataverse數據倉儲，集成期刊論文與科學數據的提交、管理、編輯、評審等過程。FigShare作為一種新的分享開放科學數據的方式，研究人員可以在FigShare上,以可引述、搜尋、共享的方式發表他們的數據。FigShare也是學術期刊的主要合作對象，如與300多種BioMed Centra、SpringerOpen、Wily期刊合作，將 FigShare集成到學術期刊的工作流和論文出版過程中。

表2 科學數據倉儲與學術期刊關聯情況（部分）

一些專業的學科數據倉儲也是學術期刊的主要合作對象，學術期刊要求作者將相應的科學數據提交到學科數據倉儲，而數據倉儲為學術期刊提供可訪問的數據DOI或Accession Number。如SCIENCE要求和論文相關的分子結構數據提交到Worldwide Protein Data Bank，DNA和蛋白質序列數據提交到GenBank，氣候數據提交到NOAA氣候資源庫，微陣列數據提交到 Gene Expression Omnibus 等。 PLoS要求數據應該滿足各學科標準，并且提交到相應學科的科學數據倉儲，并在其數據政策中羅列出了不同學科推薦的科學數據倉儲。如生物化學領域的caNanoLab、PubChem等，生物醫學領域的The Cancer Imaging Archive (TCIA)、Influenza Research Database等，神經系統科學領域的NeuroMorpho.org、OpenfMRI等，基因序列領域的 DDBJ、ENA、Genbank等科學數據倉儲。

3.2 學術期刊與科學數據倉儲的無縫集成

（1）學術期刊與科學數據倉儲無縫集成概況。數據密集型科研范式下，學術期刊積極謀劃與科學數據倉儲更緊密的合作和關聯，通過將學術期刊系統與科學數據倉儲的集成，在學術期刊系統嵌入科學數據倉儲插件，使學術期刊系統具備科學數據管理功能，實現在提交科技論文的同時，能夠同時對相關的科學數據實現提交、描述、管理、存儲等功能，科學數據倉儲同時接受從學術期刊系統傳遞過來的科學數據與元數據。實現科學文獻和科學數據在提交、管理、發布等流程中的無縫集成，最終在學術期刊的訪問頁面，為使用者提供訪問科學文獻的同時，提供科學數據的閱讀、引用、分析等體驗。

目前一些大型的公共科學數據倉儲，如Dryad、Dataverse、FigShare等正在積極與學術期刊進行集成，Dryad提出免費為學術期刊提供與Dryad集成的接口，Dataverse 開發了 OJS（Open Journal System）Dataverse Plugin來實現學術期刊與Dataverse的集成，FigShare也開發了相關的學術期刊系統插件，來實現學術期刊系統與FigShare的集成。PKPDataverse項目通過對開放期刊系統 （Open Journal System,OJS）與哈佛大學的Dataverse科學數據倉儲集成，在開放期刊系統OJS中加入OJS Dataverse插件，文獻作者可以在期刊文獻提交系統提交文獻的同時，提交相關的科學數據至Dataverse,提交的數據集通過數據存儲API自動存儲到Dataverse中，由OJS Dataverse為科學數據生成數據DOI，并與文獻進行關聯，實現文獻和數據之間的雙向鏈接。

學術期刊與科學數據倉儲的無縫集成，對于作者、期刊編輯、評審人員以及文獻和數據的關聯的主要作用表現在：①簡化作者的數據提交流程；②可以使作者更多的將科學數據提交到統一的科學數據倉儲；③期刊編輯和評審人員可以同時看到論文和數據，使評審工作更科學；④將對科學數據的元數據描述和對期刊論文的元數據描述統一起來，增強二者關聯性；⑤實現期刊論文和科學數據之間的雙向鏈接；⑥保證期刊論文可公開訪問時，科學數據也可以訪問。

（2）學術期刊與科學數據倉儲無縫集成的工作流。在學術期刊出版中集成科學數據的提交和發布，體現在學術期刊與科學數據提交、編輯、描述、存儲、評審、發布等工作流的重構與集成。傳統學術期刊的工作流以文獻為中心，將科學數據加入進來，需要對以往的工作流進行重構，把對科學文獻和科學數據操作的工作流集成，形成統一的工作流，在統一的界面、步驟中完成科學文獻與科學數據的提交、出版等操作。這種工作流的集成使用戶在提交、編輯、描述論文的上下文環境中同時提交、編輯、描述科學數據，實現了文獻和數據的集成操作，避免了二者割裂的提交，使用戶能更及時、準確的對支撐論文的科學數據進行組織和描述，增強了文獻和數據的關聯，提升用戶的體驗。

PKP-Dataverse通過對學術期刊工作流的重構與集成，使作者、編輯、評審人員可以同時完成對科學論文和科學數據的操作，提高工作效率，加強文獻與數據的關聯強度（工作流見圖 1）。

圖1 學術期刊與科學數據出版的集成工作流

學術期刊與科學數據出版的工作流首先由期刊工作人員安裝Dataverse數據倉儲，并安裝基于Dataverse的數據存儲API，在OJS系統安裝OJS Dataverse插件，完成基礎設施準備工作。然后由作者在OJS中同時提交、編輯、描述論文與數據，論文被保存在OJS系統中，數據和數據的元數據描述提交至Dataverse,Dataverse接收數據并生成數據引用和DOI反饋給OJS系統。作者提交完成后，編輯和評審人員對文獻和數據進行評審，如果評審通過，將文獻和數據在OJS系統進行發布，同時科學數據與描述元數據在Dataverse中也進行發布，發布以后，可以實現從文獻（OJS）到數據（Dataverse）的，和從數據（Dataverse）到文獻（OJS）的雙向鏈接，并且在 OJS 中可以實時查看科學數據的引用、編輯等狀態。如果評審未通過，作者可以選擇將相關的科學數據從Dataverse中移除或繼續保存在Dataverse中。

3.3 基于作者提交數據DOI構建關聯

當用戶將科學數據存儲到數據倉儲時，科學數據倉儲會生成數據DOI，用戶在提交期刊論文時，將數據DOI同時提交給學術期刊，方便實現論文與科學數據倉儲的關聯。從目前的調研來看，學術期刊要求作者提供數據DOI,基于作者提交數據DOI來構建期刊論文和科學數據之間的關聯，成為構建期刊論文和科學數據之間關聯的主要方式。

（1）科學數據倉儲產生數據DOI。大多數科學數據倉儲會為用戶提交的科學數據產生數據DOI或Accession Number。Dryad提供DOI Services為用戶提交的科學數據產生DOI，并提供DOI解析服務。PANGAEA提供PANGAEA DOI Name Resolver來進行 DOI的產生和解析服務；GenBank為用戶提交的DNA或其他序列數據生成Accession Number，Accession Number是數據的唯一標識符，學術期刊可以通過Accession Number實現期刊論文和相應科學數據的鏈接，用戶可以通過Accession Number訪問到科學數據的具體內容。科學數據倉儲通過數據DOI，可以實現科學數據的發現和再利用。

（2）作者提交數據DOI。期刊數據政策要求，作者在提交數據的同時，需要提供一份“數據可用性說明”，以描述論文涉及到科學數據的使用和訪問方法。如PLoS One要求“數據可用性說明”必須包含存儲數據的數據倉儲名稱以及數據DOI或Accession Numbers， 以方便 PLoS One實現與數據的關聯；SCIENCE要求在文獻出版前，Accession Numbers或一個可訪問的地址必須被包含在文獻提交中。

（3）學術期刊基于數據DOI構建關聯。學術期刊基于作者提交的數據DOI或Accession Numbers構建與科學數據之間的關聯，關聯實現方式多樣。以Dryad為例，學術期刊與Dryad的關聯方式主要包括：①通過Banner Widgets（旗幟窗體）的方式，嵌入在論文展示頁面。這種Banner Widgets既可以是簡單的鏈接圖標，也可以是更多功能的數據快照；②論文正文中包含的圖表、數據等通過數據DOI直接與Dryad關聯，讀者通過點擊這些圖表、數據，可以直接訪問Dryad中存儲的數據；③在論文展示頁面，可以在論文的開頭或附錄，通過“數據可用性說明”，明確數據的來源和引用方式；④同時在參考文獻中，以全標識的方式，一般以數據DOI的方式，對論文中提到的科學數據，進行參考文獻標識。

3.4 學術期刊識別與構建與科學數據的關聯

通過作者提交數據DOI來實現與科學數據的關聯，是最簡單、易于實現的方式。然而作者提交的數據DOI并不能代表與該文獻內容相關的所有科學數據，除了作者提交的數據DOI，該文獻還可能與其他科學數據存在主題相似或其他關聯關系。學術期刊也在積極通過各種方式，來實現與這些科學數據的關聯。

（1）通過識別文本中的語義實體來進行關聯。一般而言，作者在文中涉及到的一些重要概念、術語、詞組等，也具有一定的科學意義，通過識別這些語義實體，在后臺的數據發現系統中，發現并構建與這些語義實體關聯的科學數據，可以更全面的實現文獻和數據關聯。如Elsevier通過人工識別和自動文本挖掘的方式，對作者行文中的語義實體進行識別，通過Science Direct構建這些語義實體與相關數據的關聯，為用戶提供更全面的閱讀體驗。

（2）與科學數據倉儲合作開發數據APP。學術期刊與可信任的科學數據倉儲合作開發數據APP，通過數據APP，可以更大程度的發現與識別文獻中涉及的與該科學數據倉儲有關的科學數據，并通過集成展示的方式，在文章頁面展示相關的科學數據。Elsevier與可信賴的數據倉儲之間建立了緊密的合作，已經開發了許多數據APP，例如Protein Viewer（PDB）、PANGAEA Relate d Data、GenomeViewer（NCBI）等。這些數據APP保證了文獻與這些科學數據的發現、識別與關聯。

（3）構建科學數據登記注冊中心。雖然，學術期刊識別了論文中的科學數據語義實體，但是不知道與哪些科學數據倉儲進行關聯，以及有哪些與該文獻相關的科學數據。通過構建科學數據登記注冊中心的方式，科學數據倉儲在科學數據注冊中心進行注冊，學術期刊在科學數據注冊中心進行搜索與發現與之關聯的科學數據倉儲。

目前國際上比較著名的科學數據登記注冊中心包括Re3data.ORG與DataCite。Re3data.ORG是一個科學數據倉儲注冊中心，主要目標是提供科學數據的全景地圖，鼓勵科學數據開放共享。科學數據倉儲在Re3data.ORG注冊時，需要的主要注冊信息包括：數據倉儲的簡短描述、內容類型、關鍵詞、科學數據的受資助機構、數據集的許可證、數據集版本、數據DOI等。截至2017年9月，已經有1900余個科學數據倉儲在Re3data.ORG注冊。DataCite是一個為科學數據提供數據DOI的非盈利組織，科學數據倉儲產生的數據DOI,通過在DataCite進行注冊，為科研組織定位、識別和引用科學數據提供幫助。如，Dryad提供的數據DOI就會在DataCite進行注冊，以方便第三方的查找和識別。

4 對我國圖書館開展與科學數據關聯的參考

科研大數據時代，我國已經建設和正在積極開展科學數據倉儲和科學數據平臺的建設。如由科技部牽頭的我國科學數據共享工程，在資源環境、農業、人口與健康、基礎與前沿等領域開展科學數據共享工作，已經形成了50余個不同學科領域的科學數據共享中心。中國科學院建設的國家基礎科學數據共享服務平臺，重點對中科院各院所的科學數據進行整合和存儲，形成不同學科的科學數據專題庫。我國高校圖書館也積極開展科學數據平臺的建設。包括復旦大學社會科學數據管理平臺、武漢大學科學數據管理平臺、北京大學開放研究數據平臺等。

從調研來看，這些科學數據管理平臺主要實現科學數據的匯交、保存和管理功能，提供的服務以科學數據的檢索、發現和下載服務為主，通過數據DOI和數據使用說明來實現數據的引用。而其他功能，如與科學文獻的關聯，與學術期刊或圖書館開展合作，共同提供集文獻和數據于一體的服務則較少。

我國圖書館保存和管理著海量的科學文獻，如何實現這些科學文獻和科學數據倉儲的關聯，為用戶提供集科學文獻和科學數據于一體的服務，成為圖書館、學術期刊、科學數據倉儲都在關心和期望解決的主要問題。通過研究國外學術期刊與科學數據倉儲關聯的實現方式，可以為我國圖書館開展科學文獻與科學數據關聯提供參考。

（1）積極與科學數據倉儲合作。目前國內外已經建設一些成熟的科學數據倉儲，這些科學數據倉儲保存著海量的科學數據，圖書館與科學數據倉儲建立信任和合作關系，可以更好的實現與科學數據倉儲的關聯。如國外主要的幾個科學數據倉儲，Dataverse、Dryad、FigShare 等已經和諸如 Nature、Plos One等期刊深度合作，構建學術期刊與科學數據倉儲集成關聯系統，實現提交科學文獻和科學數據的集成與統一。學術期刊還可以通過與科學數據倉儲的合作，在學術期刊的論文展示頁面，展現與科學數據的關聯，這既可以實現科學數據的開放共享，又可以為用戶提供更全面的使用體驗。

（2）重構科學文獻與科學數據提交與管理工作流。傳統的學術期刊或圖書館，對科學文獻和科學數據的提交、管理是兩個不同的平臺，由不同的工作流來實現。數據密集型科研范式下，學術期刊與圖書館都開始重視科學數據的提交、發布、管理，如果將對科學文獻的提交、發布、管理與科學數據的提交、發布、管理集成起來，重構科學文獻與科學數據提交與管理工作流，使二者合二為一，有機聯系，共同構成科學研究內容的總體，將能更好的實現文獻和數據的關聯，提升數字資源的檢索與發現效率，更好的為用戶服務。如PKP-Dataverse項目就實現了期刊論文提交、評審、出版工作流和科學數據提交、管理工作流的集成。

（3）要求作者同時提交數據DOI。作者在提交科學文獻時，同時提交的數據DOI成為進行科學文獻和科學數據關聯最主要、最易于實現的方式。作者提交的數據DOI，就像學術論文中作者自行標注的關鍵詞，最能準確反映學術論文的具體特征。因此，圖書館可以要求作者在提交論文時，同時提交相關的科學數據DOI，以方便實現二者的關聯。國內已有學術期刊開始要求作者同時提交相關的科學數據。如國內的《現代圖書情報技術》（后改名為《數據分析與知識發現》）、《圖書館雜志》等期刊已經開始要求作者在提交論文的同時，提交相應的科學數據至編輯部。

（4）圖書館自動識別與科學數據的關聯。除了作者提交數據DOI，科學文獻和科學數據之間還存在其他諸如主題相關、研究相似的關聯關系，這些關聯關系作者沒有自主標出，而讀者則希望能看到與某研究主題相關的所有科學文獻和科學數據。圖書館可以通過自動文本挖掘、語義實體識別、開發數據APP等方式，建立科學文獻和科學數據之間的關聯關系。

（5）建設科學數據登記注冊中心。目前國內外已有較多的科學數據倉儲，通過科學數據登記注冊機制，可以發現和識別與科學文獻相關的科學數據。例如國際上比較著名的科學數據登記注冊中心Re3data.ORG與DataCite，Dryad、FigShare等科學數據倉儲都在這些登記中心進行注冊，以方便用戶的檢索和發現。我國也可以建設科學數據登記注冊中心，科學數據倉儲在其上進行注冊，圖書館通過注冊中心查找和識別與自己相關的科學數據。

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