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基于科學計量的中國基礎研究創(chuàng)新團隊合作網(wǎng)絡演化與案例分析

2020-11-17 06:43高杰蘇竣謝其軍
創(chuàng)新科技 2020年8期
關鍵詞:知識圖譜

高杰 蘇竣 謝其軍

摘 要:基礎研究創(chuàng)新團隊合作網(wǎng)絡演化發(fā)展與內(nèi)涵規(guī)律的發(fā)掘,對于我國基礎研究的推動與人才培養(yǎng)具有重要意義。本文選取自然科學基金支持的創(chuàng)新研究群體作為基礎研究創(chuàng)新團隊的典型代表,基于科學計量的理論與方法視閾,就某優(yōu)秀創(chuàng)新群體合作網(wǎng)絡展開知識圖譜可視化分析與典型案例分析,梳理其演化進程與合作發(fā)展經(jīng)驗,為科研創(chuàng)新團隊合作網(wǎng)絡的演化提供了方法整合分析的視角,并對基礎研究創(chuàng)新團隊的內(nèi)外治理與合作發(fā)展提供理論啟示與實踐參考。

關鍵詞:基礎研究;創(chuàng)新研究群體;合作網(wǎng)絡;知識圖譜

中圖分類號:G311 ? ?文獻標識碼:A ? ?文章編號:1671-0037(2020)8-7-8

DOI:10.19345/j.cxkj.1671-0037.2020.08.002

從世界范圍看,對于基礎研究與創(chuàng)新推動的標志性舉措是,二戰(zhàn)后陸續(xù)在眾多國家建立并推行的科學基金制度;而標志性報告與文件則是美國科學家萬尼瓦爾·布什(Vannevar Bush)提交給時任總統(tǒng)的一系列報告,強調(diào)了加強基礎研究與人才團隊培養(yǎng)的重要性,這是經(jīng)濟技術進步與國家社會發(fā)展等整體勃興的源泉與基礎[1]。Huang C等人通過對新中國成立后到21世紀以來科技政策的梳理,認為中國的基礎研究被應用研究掩蓋了數(shù)十年,但中國的科技政策越來越傾向于基礎研究,基礎研究與應用研究的差距正在逐漸縮小[2]。2016年,時任國家自然科學基金委主任的Yang W在《Nature》發(fā)文認為,提高基礎研究的質(zhì)量和完整性必須成為新時期促進中國創(chuàng)新的努力重點;基礎研究的質(zhì)量比數(shù)量更重要,誠信是確保質(zhì)量的最佳方式,技術發(fā)展的適用性證明了我們應將更多資源用于基礎研究[3]。同時,根據(jù)國家自然科學基金委的調(diào)查與通報,我國的基礎研究雖在政策資源的傾斜下取得了不少的成績與突破,但是與發(fā)達國家相比,整體上還存在著比較大的差距,“卡脖子”的痛點主要在兩方面:一是在源頭創(chuàng)新與顛覆性創(chuàng)新方面,世界一流的關鍵性原創(chuàng)成果較少,開創(chuàng)新興學科和方向的能力較缺乏;二是缺乏引領科學潮流的世界頂級科學家與人才團隊[4]。

國家采取了一些政策措施與人才計劃推動基礎研究、科技創(chuàng)新與人才團隊培養(yǎng),其中涉及科技創(chuàng)新人才與團隊的計劃、基金與項目有:國家自然科學基金委資助體系下的“青年項目”“優(yōu)青項目”“國家杰青基金”“創(chuàng)新群體項目”等,教育部資助體系下的有“長江學者獎勵計劃”,以及隸屬于其他資助體系下的“千人計劃”“萬人計劃”等。這些計劃和項目均推動了我國基礎研究與科技創(chuàng)新的進步,吸引與培養(yǎng)了一大批高水平、高質(zhì)量的科研人才與創(chuàng)新團隊[5]。從頂層設計層面看,我國推動基礎研究最重要的機構是國家自然科學基金委(以下簡稱“自然科學基金委”)。而自然科學基金委下人才類項目側重基礎研究前沿探索與高水平創(chuàng)新團隊培養(yǎng)的項目是“創(chuàng)新研究群體項目”,是與我國基礎研究實力落后的兩方面痛點(重大原創(chuàng)成果少、頂級科學家與人才團隊少)對應程度與解決潛力較高的人才團隊類項目。

因此,本文將創(chuàng)新研究群體(以下沿用官方簡稱“創(chuàng)新群體”)作為我國高水平基礎研究創(chuàng)新團隊的典型代表,基于科學計量學方法,進行合作網(wǎng)絡演化的可視化分析與典型案例研究。探索與分析高水平創(chuàng)新群體合作網(wǎng)絡的發(fā)展進程與演化規(guī)律,對于我國基礎研究創(chuàng)新團隊的培養(yǎng)、良好科研合作的開展以及基礎研究與科技創(chuàng)新的推動,均有重要的意義。

1 科學計量學與基礎研究科研創(chuàng)新團隊演化分析

1.1 科學計量學與知識圖譜可視化分析

科學計量學是建立在數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機科學、圖書館學、情報學等基礎上的科學學領域的交叉學科。它運用統(tǒng)計分析、圖論和聚點分析等多種定量分析方法來評價組織、區(qū)域、人員、領域等多方面、多層次的科學發(fā)展水平與進展情況[6-7]。綜合前人研究,本文認為科學計量學涉及學科范圍較廣,包含了比較早期發(fā)展起來的文獻計量學、引文分析學等學科元素,也與近期興起的知識計量學、網(wǎng)絡計量學、替代計量學等學科與方法有著廣泛或一定程度上的交集[8]。

知識圖譜是以知識域為對象,顯示科學知識的發(fā)展進程與結構關系的一種圖像,Citespace可視化軟件是科學計量學與知識圖譜可視化的代表性工具之一[8-10]。就我國基礎研究創(chuàng)新團隊的合作網(wǎng)絡而言,通過科學計量與知識圖譜的可視化分析,可探析其科研合作網(wǎng)絡之中主要節(jié)點的合作聯(lián)系與分布情況、子網(wǎng)絡與節(jié)點聚類情況,挖掘節(jié)點網(wǎng)絡的內(nèi)部合作關系與演進擴展情況[8-12]。同時,結合對該創(chuàng)新群體的調(diào)研與發(fā)展報告、合作演進與人才培養(yǎng)實際情況,運用綜合方法從多角度、多層次對某些優(yōu)秀創(chuàng)新群體展開案例研究。

1.2 創(chuàng)新群體與科研創(chuàng)新團隊合作網(wǎng)絡演化

創(chuàng)新群體作為中國基礎研究高水平科研創(chuàng)新團隊的典型代表,它是以優(yōu)秀中青年科學家為學術帶頭人和研究骨干,共同圍繞一個重要研究方向合作開展創(chuàng)新研究,培養(yǎng)和造就在國際科學前沿占有一席之地的研究群體[13]。該類型團隊具有雙重任務屬性,力求在基礎研究領域的前沿進行探索與突破,并培養(yǎng)出具有國際影響力的人才團隊。創(chuàng)新群體項目是針對我國基礎研究不足與高水平團隊匱乏等問題,能夠在一定程度上提供解決方案,并促進科研創(chuàng)新進步與人才團隊培養(yǎng)的典型項目。因此,本文把創(chuàng)新群體作為我國基礎研究科研創(chuàng)新團隊的典型代表,對其合作網(wǎng)絡的形成與演化進行剖析。

早期普賴斯提出科學家通過“無形學院”或正式合作進行論文寫作與發(fā)表的情況越來越多[14]。隨后有關科學研究與團隊合作、科研團隊合作網(wǎng)絡的研究越來越多,科研合作、科技創(chuàng)新隨著時代的發(fā)展越來越網(wǎng)絡化、合作化、團隊化與多樣化,團隊合作越來越成為科研產(chǎn)出與科技創(chuàng)新的主流形式[15-17]。Contractor經(jīng)過對科研創(chuàng)新團隊的演化分析,認為科學家與研究人員一直都是處在各種強弱關系、非正式與正式組織之間,以及與結構洞交錯的合作網(wǎng)絡之中[17]。

Greiner認為組織演化最具代表性的方式是漸進演變[18]。很多學者結合已有的團隊理論、組織行為學理論與生命周期理論等,將科研創(chuàng)新團隊的演化周期按漸進式演變劃分為不同階段[19-21]。同時,在主流科研創(chuàng)新團隊演化的研究中,諸多學者認為科學家出于自發(fā)探索與項目目標達成等原因,開展合作研究進而形成科研合作網(wǎng)絡[22-25]。

有關創(chuàng)新群體及其合作網(wǎng)絡的研究,之前多集中在該類項目的宏觀績效評價、描述性統(tǒng)計分析與方法論研究[26-29]。近些年有關研究逐漸進入中微觀層面,如研究創(chuàng)新群體學術帶頭人的特征與影響[30],研究創(chuàng)新群體合作網(wǎng)絡的構型與治理結構的走向等內(nèi)容[25,31]。但不局限在合作網(wǎng)絡特征與構型等橫切面,從創(chuàng)新群體與基礎研究科研創(chuàng)新團隊合作網(wǎng)絡演化等縱向角度,開展相關創(chuàng)新團隊合作與演化規(guī)律的研究較少。因此,本研究以創(chuàng)新群體作為高水平基礎研究創(chuàng)新團隊的代表,梳理其合作網(wǎng)絡的演化過程與團隊發(fā)展軌跡,探析其內(nèi)部合作規(guī)律與內(nèi)外部治理的有效經(jīng)驗,以促進我國基礎研究團隊發(fā)展與人才團隊培養(yǎng),并提出建設性的政策建議。

2 優(yōu)秀基礎研究創(chuàng)新團隊合作網(wǎng)絡的演化分析——以Gao H J創(chuàng)新群體為例

創(chuàng)新群體是我國基礎研究創(chuàng)新團隊的典型代表團隊,具有科研合作網(wǎng)絡組織的屬性,以骨干成員為主要節(jié)點,內(nèi)部成員與外部合作者共同構成聯(lián)系緊密的科研創(chuàng)新合作網(wǎng)絡[25]。以往有關科研創(chuàng)新團隊演化的分析,多是從質(zhì)性研究的角度出發(fā),對類似團隊的發(fā)展與演化進行論述。本研究基于科學計量學的理論與方法視閾,對以創(chuàng)新群體為代表的基礎研究創(chuàng)新團隊的合作網(wǎng)絡進行知識圖譜的可視化分析,并與質(zhì)性研究、典型案例分析相結合。

本研究選取了以“納米電子器件的材料、構造與物性研究”為研究題目與主要方向的Gao H J優(yōu)秀創(chuàng)新群體展開典型案例分析,并輔以科學計量與知識圖譜可視化分析。與以往有關創(chuàng)新團隊合作網(wǎng)絡的演化分析相比,本研究將定量與定性分析方法整合展開綜合性分析,以期較為清晰地呈現(xiàn)創(chuàng)新群體合作網(wǎng)絡的時序演進,并挖掘其合作的內(nèi)涵規(guī)律與經(jīng)驗,為基礎研究的發(fā)展與創(chuàng)新團隊的培養(yǎng)提供啟示。

Gao H J創(chuàng)新群體的研究主要圍繞納米電子學研究中的幾個關鍵科學與技術問題,即從納米材料的制備入手,尋求具有良好電子學特性的納米體系,并對所得的納米體系進行表征與物性研究,進而進行納米器件的構造與器件特性研究,具有基礎研究的前沿性、突破性與學科交叉性。該群體的負責人、學術帶頭人為中國科學院物理研究所、在國內(nèi)外具有重要影響力的Gao H J教授,他在創(chuàng)新群體結題后的第三年當選為中科院院士。該群體由6位研究員和4位副研究員組成,就“納米電子器件的材料、構造與物性”的題目與方向開展研究工作。

該創(chuàng)新群體項目執(zhí)行與在研期為2007—2009年,檢索其群體負責人和主要研究骨干的SCI文章約192篇;該群體項目在結題之后的三年發(fā)展期為2009—2011年,檢索其群體負責人和主要研究骨干的SCI文章約263篇。基于科學計量學理論與方法視閾,運用Citespace可視化軟件繪制Gao H J創(chuàng)新群體的科研論文合作網(wǎng)絡知識圖譜,展現(xiàn)該群體合作網(wǎng)絡在發(fā)展演化中的網(wǎng)絡主要節(jié)點(骨干成員)的聯(lián)系及子網(wǎng)絡分布與聚類關系,分析其合作演化的內(nèi)涵規(guī)律[8-12],并結合創(chuàng)新群體實際的合作開展與人才培養(yǎng)等情況,運用綜合方法從不同視角對該群體合作網(wǎng)絡的演化與發(fā)展進行切入分析與脈絡梳理。

2.1 Gao H J創(chuàng)新群體項目執(zhí)行與在研期(2007—2009年)

該創(chuàng)新群體由科學基金資助,項目在研期為2007—2009年,團隊以Gao HJ為群體負責人、學術帶頭人,以Chen X L、Huang X J等為研究骨干成員,骨干成員還包括3位“杰出青年基金”獲得者、2位中科院“百人計劃”獲得者以及40人左右的碩博研究生群體。該群體在合作網(wǎng)絡的擴展與演化中,壯大了隊伍,培養(yǎng)了人才與學生;在群體項目的資助下,圍繞“納米電子器件的材料、構造與物性”開展研究工作。

該群體研究方向與目標為功能納米結構的可控自組裝生長、結構與物性以及在納米器件中的應用。

在項目執(zhí)行期間,該群體在納米電子器件的材料、構造與物性研究這一研究方向上,以中國科學院物理研究所Gao H J為學術帶頭人,在納米電子材料的探索與表征、納電子器件的組裝與構造以及單元器件的物性等研究方面開展了系統(tǒng)性的研究工作,取得了一系列具有國際前沿水平的研究成果。例如,發(fā)現(xiàn)了Rotaxane類分子固態(tài)薄膜的電導轉(zhuǎn)變,獲得了穩(wěn)定、重復和可逆的超高密度信息存儲,該系統(tǒng)工作連續(xù)被Nature Materials(2005)和Nature Nanotechnology(2007)進行了亮點報道和高度評價。

項目執(zhí)行期間,共發(fā)表SCI論文260余篇,其中Phys.Rev.Lett.12篇、JACS6篇、Adv.Mater.8篇;申請專利45項,其中30項已授權;培養(yǎng)博士50余名。同時,產(chǎn)生了新的交叉學科生長點——能源器件中納米材料的界面問題。三年期間培養(yǎng)了在世界范圍內(nèi)具有較高影響力的研究群體與創(chuàng)新團隊。該群體每年主辦相關高水平國際學術研討會1~2次。

運用知識圖譜軟件繪制以SCI論文為代表的Gao H J創(chuàng)新群體科研合作關系知識圖譜,節(jié)點型與時區(qū)型的知識圖譜分別見圖1、圖2,可知群體負責人Gao H J與骨干成員Chen X L、Huang X J等人的合作性最強,在2007—2009年項目執(zhí)行期一直有合作。由時區(qū)型圖譜(圖2)可知,與Bao H Q、Liu W X的論文合作從2008年開始出現(xiàn),項目最后一年(2009年)還有Tang K、Li L F、Li G、Han J C等新的團隊成員節(jié)點出現(xiàn),表明該群體合作網(wǎng)絡不斷拓展演進。

在項目執(zhí)行與在研期,Gao H J創(chuàng)新群體合作網(wǎng)絡知識圖譜主要節(jié)點的信息(合作頻次、起始合作年份、網(wǎng)絡中心性)見表1。根據(jù)圖譜與表格信息可知,群體負責人Gao H J與其他網(wǎng)絡節(jié)點的合作頻次最多(整體圓環(huán)年輪最大、合作頻次Frequency為93),同時其節(jié)點的中心性也較強(網(wǎng)絡中心性Centrality值為0.42,比Li H等人0.55稍低一些)。同時也可注意到其他兩位學術骨干Li H與Shen C M的成果與合作頻次雖然不像Chen XL與Huang X J那么多,但是二人的網(wǎng)絡中心性屬于創(chuàng)新群體合作網(wǎng)絡里最強的兩位(Li H的網(wǎng)絡中心性Centrality值為0.55,Shen C M為0.45),這兩人節(jié)點年輪的深色圓環(huán)最粗,說明兩人與他人合作的成果質(zhì)量與影響因子都較高,在團隊內(nèi)屬于科研核心力量;新的骨干與研究人員Du SX、Song B、Bao L H的節(jié)點與聚類網(wǎng)絡也逐漸形成了規(guī)模。

2.2 Gao H J創(chuàng)新群體項目結題后兩至三年的發(fā)展期(2009—2011年)

該群體在項目結題之后,在項目成果的基礎上開展進一步的研究,并且擴大自己的科研創(chuàng)新合作網(wǎng)絡。Gao H J創(chuàng)新群體與美國Vanderbilt大學S. Pantelides教授研究組合作,對金屬—有機體系中電場對分子擴散的調(diào)控進行了深入研究。相關結果發(fā)表在Appl. Phys. Lett. 96,053109 (2010)上,并且被Virtual Journal of Nanoscale Science&Technology(Feb.15, 2010)收錄。

繪制在2009—2011年,Gao H J與科研骨干Chen X L、Huang X J等人的SCI論文合作網(wǎng)絡知識圖譜和節(jié)點型與時區(qū)型的知識圖譜分別見圖3、圖4。在項目結題后兩至三年的發(fā)展期,Gao H J創(chuàng)新群體合作網(wǎng)絡知識圖譜主要節(jié)點的信息(合作頻次、起始合作年份、網(wǎng)絡中心性)見表2。

由以SCI論文為代表的創(chuàng)新群體科研合作網(wǎng)絡圖譜(2009—2011年)可知(見圖3、圖4),網(wǎng)絡主要節(jié)點的輻射與分布依然以學術帶頭人Gao H J與科研骨干Huang X J、Chen X L等人為主,在群體項目的資助下,圍繞“納米電子器件的材料、構造與物性”開展工作。不過一個顯著的特征是,群體的學術帶頭人與兩三位科研骨干不再是群體合作網(wǎng)絡中心性最強的節(jié)點,更多的是起到計劃、組織、協(xié)調(diào)與管理合作的作用,培養(yǎng)了一批新的研究骨干與團隊成員。結合圖3、圖4與表2可知,網(wǎng)絡中心性Centrality值較強的新骨干成員為Li H(0.22)與Du S X(0.10)等節(jié)點與新的子聚類合作網(wǎng)絡。結合群體本身的訪談與匯報材料可知,Gao H J創(chuàng)新群體針對隊伍搭建、團隊結構合理性與人才培養(yǎng)等方面,基于任務導向與目標屬性,不斷調(diào)整和加強原科研隊伍,引進優(yōu)秀人才,積極鍛煉既有成員,現(xiàn)已建立了一支結構合理且具有很強凝聚力的研究梯隊。在工作中注意充分發(fā)揮青年科研人員的才能,研究集體中的Wang Z X、Shi D X、Du S X博士都取得了重要的研究成果,分別在PRL、JACS等重要期刊上發(fā)表數(shù)篇論文,已先后晉升為物理所的研究員。同時,在吸引人才與擴大科研合作網(wǎng)絡方面,Guo H M博士等三位青年學者作為物理所“百人計劃”從國外引進,主要從事微納加工與器件特性的研究,Shen C M博士研究方向主要是生長低維納米材料及其物性研究。他們已具備在自己的科研興趣范圍內(nèi)帶領他人開展研究的能力。在圖3、圖4的合作網(wǎng)絡知識圖譜之中,我們可以了解到Wang Z X、Shi D X、Du S X與Shen C M在這一時期已成為該群體合作網(wǎng)絡的主要節(jié)點,節(jié)點年輪進一步擴大、代表中心性強的紫色深色圓環(huán)也進一步變粗,這些新興骨干節(jié)點圍繞Gao H J、Huang X J與Chen X L等合作頻次高、節(jié)點年輪大的主要節(jié)點與聚類網(wǎng)絡,進一步形成與拓展了自己的子聚類網(wǎng)絡,使得該群體的合作網(wǎng)絡進一步擴展與躍遷。

2.3 Gao H J創(chuàng)新群體合作網(wǎng)絡演化的內(nèi)外治理與合作發(fā)展經(jīng)驗

Gao H J創(chuàng)新群體以“納米電子器件的材料、構造與物性研究”為項目名稱與研究方向,在逐步探索與擴展科研合作網(wǎng)絡的基礎上,在自然科學基金委創(chuàng)新群體項目的推動下,該群體不僅在實驗條件、研究視野與深度方面,更在人才梯隊建設與創(chuàng)新文化氛圍營造方面取得了長足的進步,為進一步開展具有原始創(chuàng)新意義、國際領先的研究工作打下了良好的基礎。研究團隊圍繞“納米電子器件的材料、構造與物性研究”這個明確的研究方向重新整合,使團隊在這一國際上競爭十分激烈的領域較快地集中了最優(yōu)勢的力量(包括研究人員和先進的實驗設備),取得了一些公認的研究成果。

還有比較重要的是,該群體將理論與實驗更好、更緊密地結合在一起,在整體目標明確的前提下,增強了研究人員之間的交流與合作,加深合作網(wǎng)絡的網(wǎng)絡密度,加強了主要節(jié)點的中心性,使研究團隊形成了一個在國內(nèi)外具有優(yōu)勢和自身特點的研究隊伍,得到了國際同行的認可。同時,該群體不斷擴展與深化合作網(wǎng)絡,交流與合作不僅局限于群體內(nèi)部,與美國國家橡樹嶺實驗室和布朗大學、德國明斯特大學等國外先進研究機構針對納米材料有關研究的交流和合作也愈發(fā)深入。

3 結論與展望

本文從我國基礎研究發(fā)展與人才培養(yǎng)的問題視閾出發(fā),試圖探索基礎研究創(chuàng)新團隊培養(yǎng)與合作發(fā)展的內(nèi)涵規(guī)律與時序演化,經(jīng)過對我國科研創(chuàng)新人才計劃與項目的梳理,筆者選取了自然科學基金資助的創(chuàng)新群體作為我國基礎研究創(chuàng)新團隊的典型代表進行分析。

創(chuàng)新群體具有科研合作網(wǎng)絡組織的屬性,對于其合作網(wǎng)絡的演化開展定量與定性方法的綜合分析,有助于進一步展現(xiàn)其團隊成長與合作發(fā)展的進程與規(guī)律。在此基礎上,筆者選取了合作網(wǎng)絡演化拓展與躍遷特征明顯、被自然科學基金委與國家科技評估中心評為“優(yōu)秀”的Gao H J創(chuàng)新群體展開典型案例分析,在相關群體項目材料的基礎上,就項目在研與結題后的時間線整理了其合作網(wǎng)絡演進、擴展與躍遷的歷程,借助知識圖譜展現(xiàn)了該群體在不同階段的科研合作網(wǎng)絡關系,分析了其網(wǎng)絡主要節(jié)點的合作頻次與中心性,以及觀察其節(jié)點聚類的擴展與演變情況,挖掘其合作內(nèi)涵與演化規(guī)律,結合創(chuàng)新群體發(fā)展的實際情況與相關材料,深入分析與提煉創(chuàng)新群體的內(nèi)外治理與合作發(fā)展經(jīng)驗。本研究豐富了我國科研創(chuàng)新團隊發(fā)展演化的理論體系,并對基礎研究推動與人才團隊培養(yǎng)具有重要的參考意義。

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Abstract: The evolution and development of innovation team cooperation network in basic research and the exploration of connotation laws are of great significance for the promotion of basic research and talent cultivation in China. We selected Creative Research Group supported by the Natural Science Foundation of China as typical representatives of the basic research innovation team. Based on the theoretical and methodological perspective of Scientometrics, we carried out knowledge map visualization analysis and typical case analysis on an excellent Creative Research Group cooperation network, and combed out its evolution process and cooperation development experience. This study provides a perspective of method integration analysis for the evolution of cooperation network of scientific research innovation teams, and provides some theoretical enlightenments and practical references for the internal and external governance and cooperation development of basic research innovation teams.

Key words: basic research; Creative Research Group; cooperation network; knowledge map

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