姜春林+戚萬磊+魏慶肖
摘要:[目的/意義] 《中國(guó)制造2025》計(jì)劃中提出推進(jìn)干支線飛機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)和通用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)化。分析我國(guó)直升機(jī)研究中的學(xué)科交叉現(xiàn)象,對(duì)我國(guó)直升機(jī)的科學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)化提供參考。[方法/過程]從直升機(jī)研究中論文的自身學(xué)科屬性與關(guān)鍵詞兩個(gè)角度出發(fā),對(duì)直升機(jī)研究的學(xué)科交叉進(jìn)行分析。通過關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的繪制,分析多個(gè)學(xué)科交叉下學(xué)科共現(xiàn),關(guān)鍵詞與學(xué)科共現(xiàn),得到直升機(jī)研究中學(xué)科交叉的主題與特征。[結(jié)果/結(jié)論]我國(guó)直升機(jī)研究呈現(xiàn)多學(xué)科互相交叉但交叉程度不同的特點(diǎn),不同學(xué)科在直升機(jī)研究中占據(jù)不同地位,且學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)也體現(xiàn)了學(xué)科之間存在交叉關(guān)系,控制理論與方法是直升機(jī)研究中的關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞:學(xué)科交叉;學(xué)科共現(xiàn);直升機(jī);中心性;學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)
中圖分類號(hào):G350 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.3969/j.issn.1003-8256.2017.05.004
Abstract: [Purpose/Significance] The plan of 《Made in China 2025》 proposes the industrialization of main-branch planes, helicopters, unmanned plane and general-purpose plane. This paper analyzes the discipline-cross phenomenon of Chinese helicopter research, and provides reference for the scientific research and industrialization of Chinese helicopter. [Method/Process] From the viewpoint of thesis's disciplinary attribute and keywords, this paper analyzes the discipline-cross of helicopter research. Through drawing the network mapping, the paper analyzes discipline co-occurrence under discipline-cross as well as discipline-keywords co-occurrence, as a result, it gets the themes and characteristics of discipline-cross in helicopter research. [Result/Conclusion] The Chinese helicopter research presents the characteristics of multidisciplinary intersect each other but different levels of discipline-cross, different disciplines occupy different positions in helicopter research, and discipline-keywords co-occurrence reflects the intersect relationship between disciplines, thus, control theory and method are the key to helicopter research.
Keywords: Discipline-cross; Discipline co-occurrence; Helicopter; Centricity; Discipline-keywords co-occurrence
0 引言
1956年中國(guó)從蘇聯(lián)引進(jìn)米-4及其發(fā)動(dòng)機(jī)“阿什82比”(АШ-82В)制造技術(shù),決定分別由哈爾濱飛機(jī)制造廠(代號(hào):122廠)和哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)廠(代號(hào):320廠)進(jìn)行仿制,拉開了中國(guó)直升機(jī)工業(yè)發(fā)展的序幕,到現(xiàn)在我國(guó)直升機(jī)工業(yè)已經(jīng)走過了61年的發(fā)展歷程。2015年3月5日,李克強(qiáng)總理在全國(guó)兩會(huì)上作《政府工作報(bào)告》時(shí)首次提出“中國(guó)制造2025”的宏大計(jì)劃,2015年5月8日,國(guó)務(wù)院正式印發(fā)《中國(guó)制造2025》。關(guān)于直升機(jī)的發(fā)展,在《中國(guó)制造2025》中明確提出推進(jìn)干支線飛機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)和通用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)化。
多年來,直升機(jī)在世界經(jīng)濟(jì)與軍事發(fā)展和人民日常生活中發(fā)揮了不可代替的作用,不僅有力地推動(dòng)了全球經(jīng)濟(jì)與軍事的快速發(fā)展,而且極大改善了人們的生活品質(zhì)??梢哉f,直升機(jī)的應(yīng)用程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志[1]。然而我國(guó)直升機(jī)的發(fā)展要步入國(guó)際先進(jìn)行列尚需做出許多努力。首先,成熟的市場(chǎng)和旺盛的需求是推動(dòng)直升機(jī)快速發(fā)展的動(dòng)力,國(guó)家需要出臺(tái)相關(guān)政策;其次,產(chǎn)業(yè)化是我國(guó)直升機(jī)快速發(fā)展的必由之路;再次,先進(jìn)的技術(shù)是推動(dòng)直升機(jī)快速發(fā)展的基礎(chǔ);最后,國(guó)際合作是加速我國(guó)直升機(jī)快速發(fā)展的有效途徑[2]。
然而直升機(jī)結(jié)構(gòu)與原理復(fù)雜,涉及電子電氣工程、機(jī)械工程、控制科學(xué)與工程、材料科學(xué)與工程、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等諸多學(xué)科,且這諸多學(xué)科中存在學(xué)科之間的相互交叉。學(xué)科交叉是伴隨社會(huì)和學(xué)科自身發(fā)展需求而出現(xiàn)的一種綜合性科學(xué)活動(dòng),是形成交叉學(xué)科的途徑和過程[3]。當(dāng)今世界,全球變暖、能源危機(jī)等問題的研究已超越了原來的單一學(xué)科范疇,跨學(xué)科與學(xué)科交叉已成研究與解決此類問題的必然趨勢(shì)。
1 國(guó)內(nèi)外研究回顧
在國(guó)內(nèi)研究中,關(guān)于學(xué)科交叉的概念,許海云等認(rèn)為學(xué)科交叉是伴隨社會(huì)和學(xué)科自身發(fā)展需求而出現(xiàn)的一種綜合性科學(xué)活動(dòng),是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程,是形成交叉學(xué)科的途徑,而交叉學(xué)科是學(xué)科交叉的結(jié)果,是一種學(xué)科形態(tài)[3]。金薇吟認(rèn)為學(xué)科交叉是指學(xué)科間因橫向有機(jī)聯(lián)系而出現(xiàn)的綜合化現(xiàn)象,對(duì)于研究者主體來說,這是一種科學(xué)活動(dòng)[4]。在關(guān)于學(xué)科交叉的研究中,吳菲菲等運(yùn)用引文分析工具、文獻(xiàn)計(jì)量工具、文本挖掘工具,依據(jù)科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)科交叉性進(jìn)行了探究[5]。付秀穎等以專利為視角,利用網(wǎng)絡(luò)分析方法和UCINET工具研究學(xué)科交叉情況[6]。侯海燕等借助科學(xué)計(jì)量學(xué)方法和信息可視化工具,通過期刊學(xué)科領(lǐng)域共現(xiàn)分析對(duì)學(xué)科交叉特征進(jìn)行研究[7]。章成志等從引文內(nèi)容分析的角度探測(cè)不同學(xué)科的專業(yè)知識(shí)交叉情況[8]。李長(zhǎng)玲等通過E-I指數(shù)對(duì)情報(bào)學(xué)、圖書館學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、科學(xué)學(xué)、管理學(xué)5個(gè)學(xué)科之間的交叉程度進(jìn)行分析[9]。endprint
在國(guó)外研究中,關(guān)于學(xué)科交叉的概念最初是“跨學(xué)科”,它是在discipline(學(xué)科、訓(xùn)練)的形容詞disciplinary的基礎(chǔ)上加前綴inter構(gòu)成。1926年哥倫比亞大學(xué)著名心理學(xué)家吳多士(R. S. Woodorth)最早公開使用“跨學(xué)科”一詞,他認(rèn)為跨學(xué)科是幾個(gè)學(xué)科的集合,要促進(jìn)不止一個(gè)學(xué)科的研究與發(fā)展[10]。Morillo F闡述了學(xué)科交叉、跨學(xué)科和多學(xué)科等概念的不同[11]。在關(guān)于學(xué)科交叉的研究中,Small H通過共引分析驗(yàn)證和探討了跨學(xué)科鏈接的意義[12]。Chang YW引用Zipf定律測(cè)定最小努力原則在交叉學(xué)科中的影響[13]。Valentin, F等以轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)為例從微觀層面進(jìn)行了跨學(xué)科的研究[14]。Chen SJ等通過研究得出了跨學(xué)科的發(fā)展主要來自于包括從鄰近領(lǐng)域到遙遠(yuǎn)的知識(shí)領(lǐng)域等多領(lǐng)域中[15]。
綜上所述,學(xué)科交叉應(yīng)是兩個(gè)或兩個(gè)以上學(xué)科由于橫向距離較近或以某個(gè)學(xué)科為媒介,而在某些方面有共同的研究?jī)?nèi)容并相互融合產(chǎn)生了交叉,是一個(gè)動(dòng)態(tài)的有機(jī)整合過程。
2 研究方法與數(shù)據(jù)來源
首先從上述學(xué)科交叉釋義的角度出發(fā),以學(xué)科共現(xiàn)和學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)為切入點(diǎn),通過科學(xué)計(jì)量的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選與處理,將檢索結(jié)果中的Web of Science中的WC學(xué)科分類映射到我國(guó)的一級(jí)學(xué)科分類(國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)2011年《學(xué)位授予和人才培養(yǎng)學(xué)科目錄》),再將每一個(gè)一級(jí)學(xué)科對(duì)應(yīng)的若干WC分類精煉后分別下載,得到對(duì)應(yīng)后的每個(gè)一級(jí)學(xué)科的發(fā)文量和每個(gè)一級(jí)學(xué)科下的關(guān)鍵詞及詞頻,然后利用UCINET軟件對(duì)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行中心性分析與交叉網(wǎng)絡(luò)的繪制,展現(xiàn)出學(xué)科之間如何進(jìn)行交叉,進(jìn)而得出直升機(jī)研究中學(xué)科交叉的主題。以學(xué)科為出發(fā)點(diǎn)對(duì)直升機(jī)研究進(jìn)行分析是本次研究的創(chuàng)新之處。
數(shù)據(jù)來源于Web of Science TM核心合集數(shù)據(jù)庫,在檢索過程分別使用過直升機(jī)、直升機(jī)科學(xué)與技術(shù)、直升機(jī)與機(jī)翼、直升機(jī)和直升機(jī)螺旋機(jī)翼和螺旋主軸等關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索,其中直升機(jī)科學(xué)與技術(shù)、直升機(jī)與機(jī)翼作為檢索詞時(shí),數(shù)據(jù)中會(huì)包含一些與直升機(jī)無關(guān)的噪音數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)的對(duì)比分析后,并向領(lǐng)域?qū)<易稍?,最后使用關(guān)鍵詞直升機(jī)和直升機(jī)獨(dú)有的四翼、三翼、雙翼等螺旋機(jī)翼和螺旋主軸作為檢索詞,在Web of Science TM核心合集高級(jí)檢索中輸入檢索式ts=(helicopters or copters or (helicopters and(quad-rotors or three rotor wings or two rotor wings or rotor spindle))) and cu=(Peoples R China)進(jìn)行檢索,經(jīng)過篩選過濾掉無關(guān)文獻(xiàn)后共得到我國(guó)直升機(jī)領(lǐng)域的論文1377篇,檢索日期為2017年3月13日。
3 發(fā)文視角下的學(xué)科交叉
3.1 外部學(xué)科總體分布
由于直升機(jī)領(lǐng)域的研究具有高度綜合性,一篇英文文獻(xiàn)可能對(duì)應(yīng)多個(gè)不同領(lǐng)域的WC學(xué)科類別。數(shù)據(jù)中1377篇論文分別屬于100個(gè)WC分類,將大多數(shù)的WC劃分為我國(guó)的一級(jí)學(xué)科,以便于理解學(xué)科的屬性。通過統(tǒng)計(jì)分析,100個(gè)WC對(duì)應(yīng)歸屬到我國(guó)55個(gè)一級(jí)學(xué)科下(部分學(xué)科見表1,一些發(fā)文量較少的學(xué)科限于篇幅未展示)。
通過發(fā)文數(shù)量可以看出,控制科學(xué)與工程、電氣電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、機(jī)械工程和航天科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科存在交叉現(xiàn)象,而由具體的WC類別來看,物理學(xué)科下的多學(xué)科物理(Physics, Multidisciplinary)與學(xué)科工程(Engineering, Multidisciplinary)存在交叉,物理、原子、分子和化學(xué)(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)與化學(xué)(Chemistry)存在交叉。此外,直升機(jī)領(lǐng)域中還包含了管理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)、特種醫(yī)學(xué)、教育學(xué)等學(xué)科,這是由于在直升機(jī)飛行路徑規(guī)劃中涉及運(yùn)籌學(xué),且直升機(jī)應(yīng)用于各類搶險(xiǎn)救援。也與一些高校開設(shè)了與直升機(jī)相關(guān)的課程(例如西北工業(yè)大學(xué)的飛行器設(shè)計(jì)學(xué))等有關(guān)。在一些發(fā)文量較少的學(xué)科類別中,往往由于直升機(jī)技術(shù)在某些具體方面的具體應(yīng)用而致,例如《Remote sensing application to grassland monitoring》一文中涉及了動(dòng)物科學(xué)、作物科學(xué)、生態(tài)學(xué)三個(gè)學(xué)科,這是由于在草原監(jiān)測(cè)中有動(dòng)物和作物研究,同時(shí)還涉及生態(tài)問題,文中使用直升機(jī)攜帶窄帶帶通濾波器對(duì)草原進(jìn)行監(jiān)測(cè),這也屬于直升機(jī)的一種應(yīng)用。
3.2 中心性分析
中心性是一個(gè)重要的個(gè)人結(jié)構(gòu)位置指針,評(píng)價(jià)一個(gè)人重要與否,衡量他/她的職務(wù)的地位優(yōu)越性或特權(quán)性,以及社會(huì)聲望等常用這一指針。在學(xué)科交叉中,借用中心性這一指標(biāo)可以分析各個(gè)學(xué)科在整個(gè)學(xué)科交叉的網(wǎng)絡(luò)中的地位,以及不同學(xué)科相互之間的聯(lián)系緊密程度。
中介性是衡量一個(gè)人作為媒介者的能力,也就是占據(jù)在其他兩人快捷方式上重要位置的人,他拒絕媒介,這兩人就無法溝通,占據(jù)這樣的位置愈多,就愈代表它具有很高的中介性,愈多的人發(fā)生聯(lián)絡(luò)就必須要經(jīng)過他。具體到學(xué)科交叉方面就是中介中心度可以衡量基于學(xué)科交叉網(wǎng)絡(luò)中,任意學(xué)科對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他學(xué)科相互間知識(shí)吸收和傳播效率的影響力[16]。
在UCINET中,選擇Network→Centrality→Betweenness,得到學(xué)科共現(xiàn)之間的中介性分析結(jié)果(部分結(jié)果如圖1所示)。中間中心度超過100的學(xué)科有3個(gè),分別是計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、電子電氣工程、測(cè)繪。這說明在學(xué)科之間的相互聯(lián)系中,這3個(gè)學(xué)科是重要媒介,各個(gè)小團(tuán)體之間和小團(tuán)體內(nèi)部的聯(lián)系很大程度上都需要依賴這3個(gè)學(xué)科。
接近中心性是以距離為概念來計(jì)算一個(gè)節(jié)點(diǎn)的中心程度,衡量了某節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中其他所有節(jié)點(diǎn)的最短距離之和,與別人距離越近則中心性越高,值越??;與別人距離越遠(yuǎn)則中心性越低,值越大。其中兩點(diǎn)的距離即是兩點(diǎn)之間的最短路徑的長(zhǎng)度。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)中所有其它節(jié)點(diǎn)的距離都很短,就稱該點(diǎn)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的整體中心點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)中,這樣的節(jié)點(diǎn)與許多其它節(jié)點(diǎn)都“接近”[17]。在學(xué)科交叉中,接近中心度越高,學(xué)科之間的距離越近,學(xué)科之間重疊的領(lǐng)域越大,學(xué)科之間的交叉內(nèi)容越多,即如前面在學(xué)科交叉定義中描述的那樣,學(xué)科之間的交叉程度越高。endprint
在UCINET中,選擇Network→Centrality→closeness,得到的接近中心性分析部分結(jié)果如圖2所示。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子電氣工程、機(jī)械工程等三個(gè)學(xué)科的接近中心度最低,說明這三個(gè)學(xué)科與其他學(xué)科的距離更近,是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的核心部分,與其他學(xué)科之間的交叉內(nèi)容也更多。
通過中間中心度和接近中心度的分析可以看出計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和電子電氣工程在直升機(jī)研究的學(xué)科交叉中占據(jù)重要地位。
3.3 學(xué)科共現(xiàn)視角下的交叉分析
共現(xiàn)分析是利用共同出現(xiàn)的特征項(xiàng)之間的關(guān)聯(lián)程度揭示出它們之間的關(guān)系,通過學(xué)科共現(xiàn)分析可以得出學(xué)科之間的交叉關(guān)系和關(guān)于直升機(jī)研究中的重要學(xué)科。按照前面研究方法與數(shù)據(jù)來源中所述的方法,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到學(xué)科共現(xiàn)矩陣,并將矩陣導(dǎo)入U(xiǎn)CINET中并使用netdraw繪圖,選擇閾值為1,并點(diǎn)擊analysis→centrality measures→betweenness,properties→lines→size→tie strength,得到學(xué)科交叉共現(xiàn)圖(如圖3所示)。
圖中紅色節(jié)點(diǎn)代表各個(gè)學(xué)科,節(jié)點(diǎn)大小代表該節(jié)點(diǎn)對(duì)學(xué)科之間相互聯(lián)系的影響力的大小,學(xué)科之間相互聯(lián)系需要通過該節(jié)點(diǎn)的學(xué)科數(shù)目越多則該學(xué)科的節(jié)點(diǎn)就越大。節(jié)點(diǎn)之間的連線的粗細(xì)由共現(xiàn)強(qiáng)度決定,如兩個(gè)學(xué)科之間的連線較粗,則兩個(gè)學(xué)科之間的共現(xiàn)強(qiáng)度較高。在核心部分,電子電氣工程和控制科學(xué)與工程之間的連線最粗,則這兩個(gè)學(xué)科之間的共現(xiàn)強(qiáng)度最高。機(jī)械工程和電子電氣工程兩個(gè)學(xué)科的節(jié)點(diǎn)最大,即與兩個(gè)學(xué)科存在學(xué)科共現(xiàn)的其他學(xué)科數(shù)量最多。在邊緣部分,學(xué)科不僅節(jié)點(diǎn)較小且連線較細(xì),說明這些學(xué)科與其他學(xué)科不僅共現(xiàn)少而且共現(xiàn)強(qiáng)度低。整個(gè)學(xué)科交叉共現(xiàn)圖中雖然交叉關(guān)系比較復(fù)雜,但還是可以看出電子電氣工程、機(jī)械工程占據(jù)重要地位。
在圖中還可以看出,核心部分既是其他學(xué)科之間相互聯(lián)系和產(chǎn)生交叉的媒介,也是與學(xué)科之間產(chǎn)生交叉的重要領(lǐng)域和研究?jī)?nèi)容。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,除核心部分外,邊緣部分雖有交叉,但總體較少,大部分交叉都是與核心部分的交叉,或者通過核心部分作為媒介而產(chǎn)生的交叉。就具體學(xué)科看,核心部分多是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子電氣工程、機(jī)械工程、力學(xué)、控制科學(xué)與工程等工學(xué)學(xué)科,這也是由于直升機(jī)本身就屬于一個(gè)工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)品所致。而邊緣上的一些學(xué)科多為數(shù)學(xué)、地球物理學(xué)、地理學(xué)、生態(tài)學(xué)等一些社科類和理學(xué)學(xué)科,這種學(xué)科分布的原因與直升機(jī)在一些軍事與民生上的應(yīng)用有關(guān)。從核心到邊緣,學(xué)科種類從工學(xué)變?yōu)樯缈祁悓W(xué)科和理學(xué)學(xué)科,正體現(xiàn)了直升機(jī)從內(nèi)部技術(shù)到外部應(yīng)用的一個(gè)漸進(jìn)發(fā)展過程,涉及直升機(jī)技術(shù)的學(xué)科是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的核心,而外部應(yīng)用是技術(shù)發(fā)展體現(xiàn)的價(jià)值,是外延拓展部分,故在圖中就呈現(xiàn)出以工學(xué)為核心,社科類學(xué)科和理學(xué)學(xué)科分散分布的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
由于圖3中的學(xué)科交叉的網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜,故使用Jaccard系數(shù)對(duì)學(xué)科共現(xiàn)矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后再使用netdraw繪圖。使用Jaccard系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化不僅可以比較數(shù)據(jù)中的相似性,去除一些重復(fù)數(shù)據(jù),方便計(jì)算學(xué)科交叉之間的距離,便于數(shù)據(jù)分析,還可以使學(xué)科交叉共現(xiàn)分析圖中的聚類效果更加明顯[18]。將標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣導(dǎo)入U(xiǎn)CINET中并使用netdraw繪圖,選擇閾值為0.07,并點(diǎn)擊analysis→centrality measures→betweenness,properties→lines→size→tie strength,得到學(xué)科交叉共現(xiàn)圖(如圖4所示)。
圖4中總共存在8個(gè)小團(tuán)體,整體聚類效果明顯,比較大的團(tuán)體有A和B這2個(gè),同時(shí)對(duì)比前面的發(fā)文量也可以發(fā)現(xiàn)團(tuán)體A和B是最主要的小團(tuán)體。在團(tuán)體A中,從學(xué)科的角度來看,控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、管理科學(xué)與工程三個(gè)節(jié)點(diǎn)是主要節(jié)點(diǎn),且控制科學(xué)與工程和電子電氣工程之間連線最粗,即這2個(gè)學(xué)科之間的交叉最多,聯(lián)系最密切。從它們的交叉內(nèi)容來看,電子電氣工程和控制科學(xué)與工程主要交叉在魯棒控制、姿態(tài)控制、自適應(yīng)控制、飛行控制等4個(gè)方面,而計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程2個(gè)學(xué)科和管理科學(xué)與工程主要交叉在魯棒控制、姿態(tài)控制、自適應(yīng)控制等3個(gè)方面。通過學(xué)科和交叉內(nèi)容可以明顯看出控制科學(xué)與工程占據(jù)重要地位,無論是學(xué)科之間的交叉還是交叉產(chǎn)生的內(nèi)容都是圍繞控制為核心而展開。在團(tuán)體B中,從學(xué)科角度來看,機(jī)械工程、航天科學(xué)與技術(shù)占據(jù)主要地位,地球物理學(xué)和圖像科學(xué)與技術(shù)交叉最為密切。從交叉內(nèi)容來看,機(jī)械工程和航天科學(xué)與技術(shù)主要交叉在自適應(yīng)控制、飛行控制、數(shù)值模擬等方面,而整個(gè)團(tuán)體B主要交叉在自適應(yīng)控制方面。在其他小團(tuán)體中,雖然發(fā)文量較少,但也存在交叉程度較高的現(xiàn)象,如團(tuán)體G連線也較粗,這是由于海洋科學(xué)和船舶與海洋工程2個(gè)學(xué)科在發(fā)表的為數(shù)不多的論文中都是同時(shí)存在的,故兩者的交叉程度很高。
綜上所述,在直升機(jī)方面的研究中,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、管理科學(xué)與工程、控制科學(xué)與工程、電子電氣工程、機(jī)械工程、航天科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科占據(jù)重要地位,從交叉內(nèi)容來看,各個(gè)團(tuán)體中都在控制方面有所交叉,故控制科學(xué)與工程是直升機(jī)研究中的核心學(xué)科,是推動(dòng)直升機(jī)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。以控制科學(xué)與工程為核心,同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、管理科學(xué)與工程、電子電氣工程、機(jī)械工程、航天科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科在控制等方面的技術(shù)發(fā)展與研究,是推動(dòng)直升機(jī)快速發(fā)展的正確途徑。
4 學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)視角下的交叉分析
關(guān)鍵詞作為論文的重要組成部分,可以呈現(xiàn)學(xué)術(shù)論文的核心理念。通常,我們可以通過對(duì)某一領(lǐng)域文章的關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析來實(shí)現(xiàn)對(duì)某一領(lǐng)域文章的深入分析[19]。在前面的學(xué)科分布表中可以看到每一個(gè)學(xué)科對(duì)應(yīng)若干個(gè)WC,將每一個(gè)一級(jí)學(xué)科下對(duì)應(yīng)的WC分類進(jìn)行精煉后并下載,得到55個(gè)一級(jí)學(xué)科下的對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),并經(jīng)過數(shù)據(jù)的篩選與處理后得到55個(gè)一級(jí)學(xué)科下不同關(guān)鍵詞的詞頻和所有學(xué)科與所有關(guān)鍵詞的對(duì)應(yīng)關(guān)系,然后構(gòu)建學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)矩陣,通過繪制共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)來展現(xiàn)直升機(jī)研究中不同技術(shù)方法、熱點(diǎn)問題與各個(gè)學(xué)科之間相互關(guān)系的強(qiáng)弱,體現(xiàn)學(xué)科交叉中的特點(diǎn)與內(nèi)容。endprint
部分學(xué)科的不同關(guān)鍵詞詞頻如表2所示。
每個(gè)學(xué)科對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵詞詞頻有所不同,在此設(shè)定2為關(guān)鍵詞詞頻的閾值,忽略詞頻低于2的關(guān)鍵詞。并且為了突出學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)下的主題,刪除掉了檢索式中包含的主要關(guān)鍵詞Helicopter, Unmanned helicopter, Helicopters, Quadrotor, Rotor, Rotors。通過表中可以看出魯棒控制(robust control), 姿態(tài)控制(attitude control), 自適應(yīng)控制(adaptive Control), 飛行控制(flight control)等關(guān)鍵詞在各個(gè)學(xué)科中都占有相當(dāng)大的比例。
為進(jìn)一步探究學(xué)科與關(guān)鍵詞之間的關(guān)系,在UCINET中使用netdraw繪制出學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖,閾值設(shè)定為2,節(jié)點(diǎn)之間連線的粗細(xì)由連接強(qiáng)度決定,連線越粗,表明相互之間的聯(lián)系越密切,也就代表了學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)下的主題,即學(xué)科交叉的內(nèi)容。結(jié)果如圖5所示。
其中藍(lán)色方形節(jié)點(diǎn)代表學(xué)科,紅色圓形節(jié)點(diǎn)代表關(guān)鍵詞。首先,通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖體現(xiàn)了學(xué)科之間的交叉,展現(xiàn)了學(xué)科交叉的具體內(nèi)容。其次,可以明顯看出計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、電子電氣工程是核心學(xué)科,機(jī)械工程學(xué)科也占據(jù)一定的地位。而在學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)的主題中,魯棒控制(robust control)、姿態(tài)控制(attitude control)、自適應(yīng)控制(adaptive control)占據(jù)主要地位,飛行控制(flight control)占據(jù)重要地位,這與前面分析呈現(xiàn)的結(jié)果一致。另外,從關(guān)鍵詞詞頻來看,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、電子電氣工程三個(gè)學(xué)科和邊緣的學(xué)科關(guān)聯(lián)到的關(guān)鍵詞詞頻完全處在2個(gè)不同的層級(jí)上,也進(jìn)一步驗(yàn)證了在直升機(jī)研究的學(xué)科交叉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、電子電氣工程是核心學(xué)科。然而圖中一些邊緣的關(guān)鍵詞表面看似不是學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)下的主題(例如H—infinity 控制理論),但他們與三大核心學(xué)科都有一定的聯(lián)系,這就說明他們正是直升機(jī)領(lǐng)域新興的主題,有可能就是未來發(fā)展的方向。
5 結(jié)論與不足
本文運(yùn)用科學(xué)計(jì)量和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法,以Web of Science TM核心合集數(shù)據(jù)庫中的論文型文獻(xiàn)為研究對(duì)象,從發(fā)文的學(xué)科共現(xiàn)和學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)兩個(gè)角度對(duì)直升機(jī)研究的學(xué)科交叉進(jìn)行了研究。利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法對(duì)我國(guó)直升機(jī)研究進(jìn)行探究,繪制出學(xué)科共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖和學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖,展現(xiàn)了不同學(xué)科、不同主題對(duì)直升機(jī)發(fā)展的影響力,以及它們之間的相互關(guān)系,可為推動(dòng)我國(guó)直升機(jī)技術(shù)的發(fā)展和科技政策的制定提供參考。
研究發(fā)現(xiàn),我國(guó)直升機(jī)研究的學(xué)科交叉呈現(xiàn)如下特點(diǎn):
第一,從學(xué)科共現(xiàn)的角度來看,直升機(jī)研究的學(xué)科交叉中,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、管理科學(xué)與工程、控制科學(xué)與工程、電子電氣工程、機(jī)械工程、航天科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科占據(jù)重要地位,其中控制科學(xué)與工程又是這些學(xué)科的核心。
第二,從學(xué)科與關(guān)鍵詞共現(xiàn)的角度來看,學(xué)科之間交叉的主題主要集中在控制方面(魯棒控制、姿態(tài)控制、自適應(yīng)控制、飛行控制)。
第三,從總體來看,直升機(jī)研究要以控制方面為主,然后結(jié)合學(xué)科各自的特色對(duì)控制理論與方法加以細(xì)化并豐富其內(nèi)容,尤其是魯棒控制、姿態(tài)控制、自適應(yīng)控制、飛行控制等4個(gè)方面,并將之應(yīng)用到直升機(jī)制造與技術(shù)中以推動(dòng)直升機(jī)的快速發(fā)展。
上述交叉特點(diǎn)的啟示是,未來可以圍繞計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、電子電氣工程等核心學(xué)科同時(shí)兼顧其他關(guān)聯(lián)學(xué)科,并以控制理論與方法為突破點(diǎn)來推動(dòng)直升機(jī)的研究與發(fā)展,以達(dá)到《中國(guó)制造2025》所提出的目標(biāo),為我國(guó)邁入世界直升機(jī)大國(guó)的行列打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
本研究不足之處體現(xiàn)如下。第一,在我國(guó)學(xué)科分類體系中,電氣工程與電子科學(xué)與技術(shù)均屬于一級(jí)學(xué)科,Web of Science卻將其劃分在同一學(xué)科類別下。這一差異對(duì)電氣電子工程的分析造成一定影響,數(shù)據(jù)上會(huì)有所出入,也無法對(duì)電氣、電子兩學(xué)科進(jìn)行單獨(dú)分析。第二,由于涉密等因素限制,一些直升機(jī)技術(shù)無法收集到詳實(shí)數(shù)據(jù),故而Web of Science數(shù)據(jù)庫中的文獻(xiàn)分類能否代表整個(gè)直升機(jī)研究現(xiàn)狀有待研究;第三,在數(shù)據(jù)清洗過程中,盡管有部分領(lǐng)域?qū)<医槿耄珕栴}的復(fù)雜性難免影響解讀的深度。
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(編輯:張萌)endprint