段宇寧， 劉羿彤， 李曉萌， 商學(xué)棽， 張 宇， 陽(yáng)彩軍， 王麗麗， 黎 柳

(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，北京 100029)

1 引 言

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是關(guān)于文獻(xiàn)及其引用的學(xué)科。此學(xué)科起源于信息科學(xué)，但目前通常指對(duì)文本和信息進(jìn)行研究和檢索的分析方法。文獻(xiàn)之間存在引用，這種引用關(guān)系會(huì)演化成引文網(wǎng)絡(luò)。文獻(xiàn)的被引頻次很大程度上表征了論文的重要性和影響力。文獻(xiàn)的意義通常由關(guān)鍵詞和內(nèi)容決定,因此，引文分析和內(nèi)容分析成為文獻(xiàn)計(jì)量分析的必要組成部分。傳統(tǒng)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法用于追蹤學(xué)術(shù)期刊之間的引用關(guān)系，目前，該方法已成為測(cè)量研究表現(xiàn)的重要手段[1]。

引文分析作為分析科研表現(xiàn)的一種手段可以追溯到20世紀(jì)中葉。當(dāng)時(shí)，尤金·加菲爾德博士首次提出引文索引的概念，創(chuàng)立了科學(xué)信息研究所(湯森路透的前身)，并且陸續(xù)推出了科學(xué)引文索引(science citation index，SCI)，社會(huì)科學(xué)引文索引(social science citation index,SSCI)以及人文與藝術(shù)引文索引(arts & humanities citation index,A&HCI)。

論文在被更近發(fā)表的論文引用時(shí)會(huì)累積被引頻次，被引頻次較高的論文通常被認(rèn)為具有較高的影響力。研究表明論文的被引頻次與其他定性評(píng)價(jià)的結(jié)果(如同行評(píng)議)高度相關(guān)，該相關(guān)性在大多數(shù)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，也包括部分社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，甚至一些人文學(xué)科成立。

基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和大數(shù)據(jù)文獻(xiàn)，目前已經(jīng)有多種學(xué)科進(jìn)行了發(fā)展趨勢(shì)研究[2～5]，但是針對(duì)具體的計(jì)量學(xué)科領(lǐng)域的數(shù)據(jù)搜集、挖掘和分析尚未見報(bào)道；文獻(xiàn)計(jì)量分析方法對(duì)于研究對(duì)象的針對(duì)性較高[6]，然而，大部分的研究均停留在泛泛的大學(xué)科范圍內(nèi)[7～9]，未見針對(duì)具體學(xué)科領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析。

本研究是以四個(gè)國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)為單位開展研究也可以以某一學(xué)科領(lǐng)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文對(duì)WOS核心合集索引數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院(National Institute of Metrology，NIM)、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(National Institute of Standards & Technology，NIST)、英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室(National Physical Laboratory，NPL)和德國(guó)物理技術(shù)研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt，PTB)4個(gè)研究機(jī)構(gòu)的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，文獻(xiàn)類型為：article，review和letters。檢索時(shí)間段為2013-2020年，檢索日期為2021年8月13日。將檢索結(jié)果以Ref Works的格式導(dǎo)出，并轉(zhuǎn)化為Python可識(shí)別的元數(shù)據(jù)格式進(jìn)行分析。

2.2 研究方法

采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法，以檢索到的文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)集，利用WOS的InCite和Python作為主要的分析評(píng)價(jià)工具，以NIM的實(shí)驗(yàn)室分類為基準(zhǔn)，對(duì)4個(gè)國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)的發(fā)文量、被引情況及學(xué)科影響力等指標(biāo)進(jìn)行分析。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室對(duì)標(biāo)時(shí)，本文以各個(gè)實(shí)驗(yàn)室發(fā)表過(guò)的文章為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行keywords對(duì)標(biāo)分析，對(duì)其他3個(gè)機(jī)構(gòu)的相關(guān)領(lǐng)域文章進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)引，并通過(guò)聚類分析的方法進(jìn)行去噪。

2.3 分析指標(biāo)

本文中涉及到的主要分析指標(biāo)及具體含義如下：

論文被引頻次：即發(fā)表的論文在一段時(shí)間內(nèi)被引用的總次數(shù)，該指標(biāo)是衡量研究成果被同行關(guān)注程度的重要指標(biāo)。

學(xué)科規(guī)范化引文影響力(category normalized citation impact,CNCI)：通過(guò)其實(shí)際被引次數(shù)除以同文獻(xiàn)類型、同出版年、同學(xué)科領(lǐng)域文獻(xiàn)的期望被引次數(shù)獲得的。CNCI是一個(gè)十分有價(jià)值且無(wú)偏性的影響力指標(biāo)，它排除了出版年、學(xué)科領(lǐng)域與文獻(xiàn)類型的影響。通過(guò)CNCI值，可以快速了解文章在同一學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)與世界平均水平的差距和位置。具體的指標(biāo)算法如下：

(1)

式中：C為目標(biāo)論文的被引頻次；E為與該論文發(fā)表同一年、同一學(xué)科、同一文獻(xiàn)類型的全球論文篇均被引頻次。全球平均水平的CNCI值為1，如果CNCI大于1表明論文的影響力高于全球平均水平;反之，亦然。

期刊規(guī)范化引文影響力(journal normalized citation impact,JNCI)：期刊規(guī)范化的引文影響力(JNCI)指標(biāo)與學(xué)科規(guī)范化的引文影響力類似。其區(qū)別在于JNCI沒(méi)有對(duì)研究領(lǐng)域進(jìn)行規(guī)范化，卻對(duì)文獻(xiàn)發(fā)表在特定期刊上的被引次數(shù)進(jìn)行了規(guī)范化。每篇出版物JNCI值為該出版物實(shí)際被引頻次與該發(fā)表期刊同出版年、同文獻(xiàn)類型論文的平均被引頻次的比值。如果JNCI的值超過(guò)1，說(shuō)明該科研主體影響力高于平均值；如果JNCI的值低于1，說(shuō)明其影響力低于平均值。

論文篇均被引頻次：指各機(jī)構(gòu)在一段時(shí)間內(nèi)每篇論文的平均被引頻次。

3 研究結(jié)果

3.1 國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)科研產(chǎn)出

3.1.1 發(fā)文量

圖1為NPL、PTB、NIST發(fā)達(dá)國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)2013-2020年統(tǒng)計(jì)的發(fā)文量，由圖可以發(fā)現(xiàn)：2015-2017年各個(gè)計(jì)量機(jī)構(gòu)的發(fā)文數(shù)量出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，此時(shí)正值國(guó)際單位制SI重新定義之際；之后的發(fā)文趨勢(shì)趨緩。

圖1 發(fā)達(dá)國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)發(fā)文量Fig.1 Number of published papers by metrology institutes in developed countries

3.1.2 人均發(fā)文量

根據(jù)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院國(guó)際合作部提供的NPL、PTB、NIST國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)的科研人員數(shù)量，圖2為NPL、PTB、NIST 2013-2020年人均年發(fā)文量。從3家國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)的人均年發(fā)文量來(lái)看，NPL的人均發(fā)文量要高于其他2家國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)。

圖2 3家國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)人均發(fā)文量Fig.2 Publications per capita by three national metrology institutes

3.2 學(xué)術(shù)影響力

3.2.1 論文篇均被引頻次

被引頻次指標(biāo)反映了論文發(fā)表后產(chǎn)生的學(xué)術(shù)影響力，體現(xiàn)了其受到全球同行的關(guān)注程度。圖3為3家國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)篇均被引頻次數(shù)據(jù)，由圖3可以看出：NIST學(xué)術(shù)影響力最高，NPL次之。

圖3 3家國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)篇均被引頻次Fig.3 Citation frequency per publications by three national metrology institutes

3.2.2 學(xué)科影響力

圖4為3家國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)2013-2020年學(xué)科規(guī)范化的影響力指標(biāo)，由圖4中的CNCI值可以看出：NIST的影響力均值最高，但影響力差距在逐年減小，NPL有超越的趨勢(shì)。

圖4 3家國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)學(xué)科規(guī)范化引文影響力指標(biāo)Fig.4 CNCI of three national metrology institutes

3.2.3 Nature、Science發(fā)文量

Nature、Science是國(guó)際公認(rèn)的享有最高學(xué)術(shù)聲譽(yù)的科技期刊。發(fā)表在其上的論文，往往都是經(jīng)過(guò)世界范圍內(nèi)知名專家層層審讀、反復(fù)修改而成的高質(zhì)量、高水平的論文，進(jìn)而形成較高的學(xué)術(shù)影響力，甚至成為一定時(shí)期學(xué)科發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。2013-2020年，NPL在上述兩大期刊共發(fā)表文章9篇，PTB共發(fā)表文章17篇，NIST共發(fā)表文章143篇。

圖5 Nature的發(fā)文量Fig.5 Number of published papers on Nature

圖6 Science的發(fā)文量Fig.6 Number of published papers on Science

總體而言，國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)的科研產(chǎn)出以英語(yǔ)為母語(yǔ)的國(guó)家占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；NIST的科研產(chǎn)出，無(wú)論從總量還是影響力上均處于領(lǐng)先地位。

3.3 國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)各學(xué)科領(lǐng)域?qū)?biāo)分析

3.3.1 科研產(chǎn)出學(xué)科領(lǐng)域

從論文產(chǎn)出學(xué)科領(lǐng)域看，國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)高度重合學(xué)科有6個(gè)：儀器儀表、電子電器工程、應(yīng)用物理、光學(xué)、分析化學(xué)、交叉材料科學(xué)[10～14]。

以NIM的學(xué)科類別為基準(zhǔn)聚類對(duì)比，通過(guò)高頻聚類的方法，可以得出各國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)未見重合的學(xué)科領(lǐng)域。

NIST：信息物理融合系統(tǒng)(安全測(cè)定、身份認(rèn)證、數(shù)字身份管理等)，物聯(lián)網(wǎng)(性能測(cè)試、時(shí)間校準(zhǔn))，生物識(shí)別(指紋、語(yǔ)音、虹膜、面部、靜脈、行為、多模式)，人工智能(多機(jī)器人協(xié)同、語(yǔ)義識(shí)別)，智能制造(手持式設(shè)備、自校準(zhǔn))，中子研究(中子衍射、中子散射、中子干涉)，量子研究(量子力學(xué)、量子信息、量子加密、量子通信)，溫室氣體測(cè)量，海洋光學(xué)浮標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)計(jì)學(xué)，相對(duì)論，天體物理。

NPL：農(nóng)林業(yè)、大規(guī)模計(jì)量、生態(tài)環(huán)境、氣象學(xué)、天體物理、免疫學(xué)、顯微鏡、冶金工程、建筑學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)。

PTB：人類學(xué)(大腦影像、人類行為學(xué)、神經(jīng)學(xué)、人類遺傳學(xué))，氣象學(xué)，統(tǒng)計(jì)學(xué)。

聚類對(duì)比的結(jié)果顯示：NIST的研究領(lǐng)域涉及全面，且聚焦前沿領(lǐng)域和重大需求。

3.3.2 SWOT分析圖

在SWOT分析圖中，通常以分析論文數(shù)量質(zhì)量比，依此發(fā)現(xiàn)其學(xué)科的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、潛力或機(jī)會(huì)。第一象限的學(xué)科代表其相對(duì)產(chǎn)出與相對(duì)影響力均超過(guò)平均水平，體現(xiàn)出在學(xué)科領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)地位；第二象限的學(xué)科代表其相對(duì)產(chǎn)出暫時(shí)低于機(jī)構(gòu)平均水平，但其影響力高于全球均值，可以代表未來(lái)極具發(fā)展?jié)摿Φ膶W(xué)科；第三象限的學(xué)科代表其從相對(duì)產(chǎn)出及相對(duì)影響力角度均低于平均水平，是未來(lái)亟待加強(qiáng)的學(xué)科；第四象限的學(xué)科代表其相對(duì)產(chǎn)出較高，但其影響力尚低于全球平均水平，未來(lái)需要努力提升其影響力。

本文以NIM的實(shí)驗(yàn)室學(xué)科領(lǐng)域?yàn)榛鶞?zhǔn)，得到聚類對(duì)比國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)的SWOT分析圖，見圖7，可以從產(chǎn)出與影響力兩個(gè)維度揭示各學(xué)科領(lǐng)域的表現(xiàn)。圖中橫坐標(biāo)為各國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)發(fā)文量(篇)，基線為該機(jī)構(gòu)發(fā)文量均值；縱坐標(biāo)為學(xué)科影響力(CNCI值)，基線為全球均值。

從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)角度分析，由圖7(a)NPL的SWOT圖中可以得出：激光輻射度、輻射劑量計(jì)量、食品安全、芯片級(jí)量子計(jì)量、蛋白質(zhì)計(jì)量、細(xì)胞計(jì)量、質(zhì)譜儀與測(cè)量技術(shù)等領(lǐng)域?qū)儆贜PL的優(yōu)勢(shì)學(xué)科。

由圖7(b)PTB的SWOT圖中可以得出：城市綠色和智慧、激光輻射度、芯片級(jí)量子計(jì)量、細(xì)胞計(jì)量、質(zhì)譜儀與測(cè)量技術(shù)等領(lǐng)域?qū)儆赑TB的優(yōu)勢(shì)學(xué)科。

由圖7(c)NIST的SWOT圖中可以得出：NIST是唯一在第四象限沒(méi)有出現(xiàn)學(xué)科的機(jī)構(gòu);芯片級(jí)量子計(jì)量研究領(lǐng)域是屬于NIST的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)學(xué)科[15～17]。

圖7 各國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)的SWOT分析圖Fig.7 SWOT of national metrology institutes

3.4 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院科研產(chǎn)出

3.4.1 NIM的科研產(chǎn)出

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院的科研產(chǎn)出整體呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，在論文發(fā)表數(shù)量上已形成一定規(guī)模，國(guó)際合作參與度較高，但學(xué)科影響力有待進(jìn)一步提升[18]。

3.4.2 SWOT分析

在NIM的SWOT分析圖中，從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)角度分析，出現(xiàn)在第一象限的優(yōu)勢(shì)學(xué)科有：熱工所的接觸測(cè)溫實(shí)驗(yàn)室,化學(xué)所的食品安全實(shí)驗(yàn)室，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,環(huán)境中心的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,時(shí)頻所的頻率標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室等；出現(xiàn)在第二象限的潛力實(shí)驗(yàn)室有：前沿中心的核酸計(jì)量研究室，環(huán)境中心的顆粒物計(jì)量實(shí)驗(yàn)室，熱工所的城市綠色和智慧實(shí)驗(yàn)室。

3.4.3 載文期刊

對(duì)NIM論文進(jìn)行載文期刊分析，刊載論文的期刊一共有394種。在NIM所有發(fā)文中，期刊規(guī)范化引文影響力(JNCI)大于1的期刊一共97種，論文數(shù)占29%。圖8為NIM論文JNCI占比情況分析結(jié)果。

圖8 NIM論文JNCI占比情況Fig.8 Proportion of JNCI in NIM papers

按照發(fā)文量進(jìn)行期刊排序，選取前5種期刊詳見表1。發(fā)表在Metrologia上的文章最多;在前5的期刊中JNCI值大于1的有3種，說(shuō)明NIM在這3種期刊的發(fā)文影響力高于該期刊自身的平均水平;NIM的科研人員投稿時(shí)完全可以投到更高影響力的期刊平臺(tái)上來(lái)展示自己的成果。

表1 NIM論文期刊分析Tab.1 System parameter Journal analysis of NIM papers

4 結(jié) 論

本文基于InCites數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)的學(xué)科進(jìn)行了分析，從發(fā)文規(guī)模和影響力等指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)標(biāo)比對(duì)，并對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行了SWOT分析?；诖?，提出幾點(diǎn)建議：

一是加強(qiáng)學(xué)科布局，保持優(yōu)勢(shì)學(xué)科的發(fā)展態(tài)勢(shì)，加強(qiáng)潛力學(xué)科的建設(shè)，以達(dá)事半功倍的效果，并以此提高論文的國(guó)際影響力。

二是鼓勵(lì)科研人員向高影響力期刊投稿，在NIM論文排名前5的期刊中，就有3種期刊的規(guī)范化引文影響力是高于平均水平的，說(shuō)明發(fā)表論文的影響力高于期刊自身的影響力，研究人員應(yīng)該投到更高影響力的期刊來(lái)展示自己的成果。

最后需要指出的是，文獻(xiàn)計(jì)量分析僅僅是評(píng)估科研水平的方法之一，用文獻(xiàn)計(jì)量方法解讀科研實(shí)力，容易缺失對(duì)工程方面的能力以及成果轉(zhuǎn)化水平的評(píng)估；從事應(yīng)用技術(shù)開發(fā)科技管理等工作的各類人才中，也并不以論文作為主要產(chǎn)出，其他成果還包括專利申請(qǐng)、國(guó)際比對(duì)、CMC項(xiàng)目、國(guó)際組織任職等。以文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)為視角評(píng)價(jià)發(fā)展態(tài)勢(shì)雖然只是研究的一個(gè)角度并不全面，希望本文吸引更多的同事投入到相關(guān)研究和評(píng)估中，以便以更清晰全面的證據(jù)和信息支撐中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院肩負(fù)的光榮使命。

致謝：感謝中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院院辦公室、國(guó)際合作部、時(shí)頻所、幾何量所、熱工所、力聲所、電磁所、信電所、光學(xué)所、電離所、化學(xué)所、前沿中心、測(cè)量中心、標(biāo)物中心、醫(yī)學(xué)中心、環(huán)境中心、數(shù)據(jù)中心的大力支持！