新興領域學科會聚發展趨勢的測度方法及應用

覃雪+單承偉+欒春娟+黃福

[摘要]探索新興學科會聚發展趨勢的測度方法與指標，有助于我們把握新興領域的發展趨勢，理解新興學科形成與演進的機理，對國家前沿交叉學科發展的戰略部署，具有重要的決策支撐作用?；诳茖W技術會聚發展的理論，提出新興領域學科會聚發展趨勢的測度指標與方法，并對納米科技的學科會聚指數進行了實證分析。結果顯示，納米科技學科會聚指數遠遠高于SCI-E數據庫中整體學科會聚指數，納米科技發展過程中呈現出發散與收斂等特征。測度方法具有廣泛的應用性，實證分析結果對納米科技發展的決策具有重要的指導意義。

[關鍵詞]新興領域；學科會聚指數；測度方法；納米科技；科技會聚；學科分類

探索新興領域學科會聚發展趨勢的測度方法與指標，有助于我們把握新興領域的發展趨勢，理解新興學科形成與演進的機理，對國家前沿交叉學科發展的戰略部署和科技人力資源配置等，具有重要的決策支撐作用。本文在研究新興領域學科會聚發展趨勢的測度方法與指標的基礎上，以納米科技為應用實例，分析納米科技學科會聚發展趨勢，并將其與SCI數據庫所收錄的整體學科會聚發展趨勢進行比較，進而把握新興學科會聚發展的特征，以期為新興學科的發展決策提供支撐，促進和推動新興領域的蓬勃發展。

在全球科學技術競爭日益激烈的當今時代，越來越多的國家將其科技發展的重點放在新興的學科交叉領域。與此同時，新興領域的發展也引起國內外學者們的廣泛關注。學者們關注的重點主要集中于：醫學領域的新興發展趨勢、大眾媒介監測系統的新興趨勢、新興研究領域的識別方法、科學技術新興發展前沿的形成模式、新興納米生物技術領域的發展分析等。尤其是新興納米科學技術領域的發展，更是受到學術界的高度重視。但我們尚未發現關于新興領域學科會聚發展趨勢的測度方法與指標相關的研究成果。本文要解決的主要問題：

1）理論、方法與指標：新興領域學科會聚發展趨勢測度的理論、方法與指標；

2）實證分析：納米科技學科會聚發展趨勢測度；SCI數據庫收錄的整體學科會聚發展趨勢分析；新興納米科技學科會聚發展的特征。

1數據來源和理論、方法與指標

1.1數據來源

本研究數據來源于美國湯姆森路透（Thomson Reuters）出版的、基于ISI Web of Knowledge檢索平臺的、科學引文索引數據庫SCI-E（Science Citation Index-Expanded）。該數據庫提供1900年以來6000多種期刊的題錄、文摘、參考文獻信息，涉及自然科學和工程技術的所有領域。數據庫每周更新。我們檢索了數據庫收錄的1900-2014年問全部納米科技（nanoscience nanotechnology）論文（article）。結果發現納米科技論文分布于1966-2014年間，于是我們利用SCI-E數據庫自帶的分析軟件analyze，提取了該期間每一年度納米科技論文的學科分布（web of science category）統計信息，以這些數據作為納米科技會聚發展趨勢測度的基本數據來源。同時，我們檢索了SCI-E數據庫收錄的1966-2014年問全部論文，作為整體學科會聚發展趨勢，將其與納米科技的會聚發展趨勢進行比較。本研究中數據檢索的時間為2015年2月26-28日。

1.2理論、方法與指標

本研究所依據的主要理論，是科學技術會聚發展的理論?？茖W技術在會聚發展過程中，不斷吸收、借鑒、移植其他學科領域的相關理論和方法，尤其是新興領域與新興學科，更是在已有學科發展的基礎上產生和形成的?？茖W技術會聚發展的具體表現，即是一項研究成果往往跨越了多個學科領域，在SCI-E數據庫中的表現具體為一篇論文涉及了多個學科領域。

研究中運用的主要方法，是借助SCI-E數據庫中的學科分類（web of science category），對新興領域的學科分布進行統計與計算。學科會聚發展的指標，我們提出學科會聚指數指標，該指標的界定是，一個學科的全部論文跨越的所有學科數量，與其全部論文數量之比，以公式（1）表示。新興學科會聚指數

2實證分析與結果

2.1納米科技學科會聚指數與SCI整體學科會聚指數發展趨勢的比較

2.1.1納米科技學科會聚指數的發展趨勢

在SCI-E數據庫中，納米科技的論文分布于1966-2014年共計49年間。我們分別統計每個年度的納米科技論文數量和這些論文跨越的全部學科數量；而后依據公式（1），計算得出這49年問每個年度的納米科技學科會聚指數；最后繪制出納米科技學科會聚指數發展趨勢圖（圖1的主坐標軸）。為了便于解讀納米科技學科會聚發展趨勢，我們同時在圖1的次坐標軸繪制了納米科技論文的發展趨勢。

圖1顯示，納米科技學科會聚發展指數介于3.00-3.81之間，整體呈現曲折上升的趨勢。1966-1989年間，納米科技學科會聚指數波動較大，在此期間，納米科技論文的數量發展較慢，該階段屬于納米科技學科發展的起步階段；自1990年開始，納米科技學科會聚指數開始明顯比較平穩地增長，相應地，納米科技論文自1991年開始進入比較快速的穩步增長階段；納米科技學科會聚指數在2005年達到49年間的最高值3.8 1，之后開始呈現緩慢下降的趨勢，體現了新興學科發展過程中的發散與收斂趨勢。

2.1.2SCI-E整體學科會聚指數的發展趨勢

為了更好地理解納米科技學科會聚指數的發展特征，我們選擇了同一時間段（即1966-2014年問）的SCI-E整體學科論文，逐年統計和計算了其學科會聚指數后，繪制了SCI-E整體學科會聚指數發展趨勢圖（圖2主坐標軸）。同樣，為了更好地解讀SCI-E整體學科會聚發展趨勢，我們同時在圖2的次坐標軸繪制了SCI-E全部論文的發展趨勢。

圖2顯示，SCI-E整體學科會聚發展指數介于1.38-1.67之間，整體呈現明顯的上升發展趨勢。1966-1976年間，SCI-E整體學科會聚指數波動稍微大些；白1977年開始，SCI-E整體學科會聚指數開始比較平穩地隨著SCI-E全部論文數量的增長而不斷增長；自1988年開始，SCI-E整體學科會聚指數的發展速度更快了。

2.1.3二者的比較

從整體上說，納米科技的學科會聚指數遠遠高于SCI-E數據庫中的整體學科會聚指數：前者的學科會聚指數的平均值為3.30，而后者的學科會聚指數平均值為1.52；這充分揭示出納米科技發展的多學科、跨學科特征。同時，圖1和圖2反映出納米科技學科會聚指數的發展趨勢波動比SCI-E數據庫中整體學科會聚指數的發展趨勢波動更大些，揭示了新興學科發展過程中不斷選擇與融合其他學科的動態發展過程。

2.2納米科技會聚其他學科發展的三階段比較

在不同的發展階段，納米科技會聚的其他學科類別和指數是否不同呢？我們首先運用SPSS軟件中的聚類分析方法，將納米科技的發展過程分為3個階段；而后采用納米科技會聚其他學科指數的指標，對該問題進行實證分析。以期發現納米科技在不同發展階段會聚其他學科的不同特征。納米科技會聚其他學科的指數，等于某個時間段納米科技論文在某個學科的分布數量，與該時間段全部納米科技論文數量之比。表1至表3分別列出了納米科技發展的3個階段中納米科技會聚的前10位其他學科及其會聚指數。

表1顯示，第一階段，與納米科技學科會聚程度最高的學科是應用物理學，會聚指數達到75.899%；排在第二位的是電氣電子工程學，會聚指數達到75.545%；納米科技會聚這兩個學科的指數遠遠高于其他學科。對材料科學多學科的會聚指數為18.063%；對冶金與冶金工程學的會聚指數為17.142%；對儀器儀表學、工程多學科和制造業工程學3個學科的會聚指數皆為5.968%；另外3個學科物理化學、電化學和分析化學的會聚指數則低于1%。

表2顯示，第二階段，納米科技會聚其他學科不如第一階段那么集中，相對比較分散和均衡。會聚的前4位學科的指數分布于30%-50%之間。其中，與納米科技學科會聚程度最高的學科是材料科學多學科，會聚指數為49.823%；排在第二位的是應用物理學，會聚指數為48.713%；排在第三位和第四位的分別是電氣電子工程學和冶金與冶金工程學；會聚其他學科的指數明顯低于前4位。

表3顯示，第三階段，納米科技會聚其他學科指數最高的是材料科學多學科，指數高達77.05%。該階段是納米科技高速發展的階段，跨學科的納米材料研究成果大量涌現。會聚指數20%-50%的其他學科，還有應用物理學、物理化學、化學多學科和凝聚態物理學4個學科。10%-20%之間的有電氣電子工程學和冶金與冶金工程學；不足10%的有生物技術與應用微生物學和生物物理學。

3結論與討論

3.1主要結論

本文依據科學技術會聚發展的理論，提出新興領域學科會聚發展趨勢的測度指標與方法。借助SCI-E數據庫中的學科分類數據，以學科會聚指數這個指標，對1966-2014年共計49年問的新興領域納米科技的學科會聚指數進行了實證分析，并將其與SCI-E數據庫中整體學科的會聚發展指數進行了比較，主要得到如下結論。

納米科技學科會聚發展指數平均為3.30，遠遠高于SCI-E數據庫中整體學科會聚指數的平均值1.52，揭示了納米科技作為新興學科形成與發展的跨學科和多學科特征。就整體發展趨勢而言，與SCI-E數據庫中整體學科會聚發展的趨勢相比較，納米科技學科會聚發展的趨勢波動較大，反映了新興學科發展過程中的動態選擇與融合的趨勢。就納米科技發展過程中3個不同階段會聚的前10位其他學科來看，納米科技的發展經歷了集中——發散——集中的過程，類似于新興技術發展過程中的發散與收斂趨勢，揭示了新興領域形成與演進的機理。

3.2討論

本研究的創新之處在于：提出了基于科學技術會聚發展理論的新興學科會聚發展趨勢的測度指標與方法，并運用其對1966-2014年共計49年間的新興領域納米科技的學科會聚發展趨勢進行了實證分析，揭示了新興領域動態發展過程中的發散與收斂特征和形成與演化機理。

本研究中提出的新興學科會聚指數測度的理論、方法和指標，具有比較廣泛的應用性，不僅可以應用于自然科學新興領域學科會聚發展趨勢的測度，還可以應用于社會科學領域以及自然科學與社會科學交叉領域的學科會聚發展趨勢測度。不僅能夠應用于大科學時代宏觀層面的研究，還能夠應用于中觀層面的機構之間會聚指數的分析與比較，以及微觀層面的高產者會聚指數的分析與比較等。

本文關于納米科技學科會聚發展趨勢的測度結果，一方面，能夠幫助我們正確理解和把握納米科技發展的多學科特征；另一方面，納米科技會聚其他學科的具體程度，對納米科技發展過程中的科技人力資源配置、科技經費的分配和科學技術合作與交流等管理活動，具有重要的參考價值。