中國—東盟科研合作網絡與主題演化特征

楊 波，高小莉

(中南財經政法大學 經濟學院,武漢 430073)

0 引言

科學技術是提高經濟發展質量、增強綜合國力的核心與關鍵,世界各國對科學技術發展的重視程度不斷提升。隨著國際性科技難題的不斷涌現,以及各國科技優勢的差異化愈加顯現,國際科研合作在有效提升科技資源的配置效率、加強科技創新要素的開放性與流動性、提升國際競爭力等方面的作用愈加凸顯。二戰后,伴隨著中國、印度等新興科技力量的崛起,加速發展的全球科研網絡正深刻影響著世界格局的變化[1]。

在百年未有之大變局與新一輪科技革命相互交織的時代背景下,中國提出“一帶一路”倡議,將國際科研合作作為沿線國家合作發展的重要方式,對于提升沿線國家科研水平與創新能力起著至關重要的作用[2]。東盟與中國具有堅實的經貿基礎和長期穩定的合作關系,是中國推進“一帶一路”倡議的重要對象[3]。東盟作為亞太地區經濟合作的主要力量[4],增強中國與東盟的科研合作對于提升各國科研水平、增進人文交流、促進亞太地區經濟發展等具有重要作用[5]。

2010年中國—東盟自由貿易區的全面啟動為中國與東盟科研合作提供了新契機,在中國—東盟科技伙伴計劃和“一帶一路”倡議的全面推動下,中國與東盟合著論文由2010年的2 020篇增至2020年的10 820篇,年均增長率為16.5%,2010—2020年合著論文總數達55 142篇,共涉及132個研究方向和215個Web of Science學科類別,雙方在工程學、物理學、化學以及材料科學等領域持續深入合作研究,取得了較多成果。中國與東盟加速發展的科研合作關系為亞太地區科學知識和技術資源的流動提供了重要渠道,但目前中國與東盟科研合作仍存在一些問題需要改善。因此,在此背景下探討中國—東盟科研合作網絡并厘清其演化特征,對未來中國—東盟科研合作持續發展具有重要的現實意義。

隨著中國與東盟科研合作的廣泛開展,科研合作關系的多樣性和動態交互性不斷增強,使得科研合作具有復雜的系統性特征[6]。作為社會學研究的重要方法,社會網絡方法能有效地將分析工具和社會結構相結合,研究行動者之間的關系[7],被廣泛應用于國際貿易格局[8]、國際投資網絡[9]及城市時空特征[10]等方面的研究。而社會網絡方法同樣能夠適應國際科研合作快速發展下的研究需要。因此,構建科研合作網絡已成為研究科研合作主體關系及其合作態勢的重要方法[11],也為探究中國與東盟科研合作的發展特征提供了重要思路。

目前,較多學者已將社會網絡方法運用到科研合作的研究領域,通過尺度選擇和相關指標測度,探究合作網絡的結構性特征。在網絡尺度方面,學者通過測度發現科研合作網絡多具有尺度依賴性。具體而言,全球性科研合作網絡的小世界特征明顯,即平均路徑短但聚集系數大[12];區域合作網絡表現出隨機性網絡特征[13];以城市[14-15]、科研機構[16]等為尺度的網絡研究表明,城際或組織間合作網絡具有顯著的“核心-邊緣”特征。在網絡結構方面,D.Obstfeld認為密度大的網絡有利于個體共擔風險,且有利于復雜知識在網絡中的傳播[17];陳欣使用點度中心度、接近中心度和中介中心度識別整體網絡的核心節點[18];岳增慧等研究發現以聚類系數等指標構成的網絡聚集因子對知識負載、知識冗余和知識多樣性起正向作用[19];巴志超等研究表明網絡拓撲結構的動態變化對合作網絡的知識水平、擴散速率以及分布均衡程度具有重要影響[20]。

在關于中國與東盟科研合作的研究中,學者們更多地關注科研合作的特點[21],以及合作中重點學科與產業選擇[22]等問題。關于中國與東盟科研合作的研究較多建立在“一帶一路”大框架之下,如陳欣對“一帶一路”沿線國家科技合作網絡展開分析,發現新加坡、馬來西亞等東盟國家在電氣工程等合作領域地位較為重要[18];顧偉男等從尺度、空間結構等多個維度分析“一帶一路”沿線國家科研合作網絡的特征及其形成機制[23]。

目前,國內外關于科研合作網絡的研究以全球、區域、城市以及組織等為尺度,但對中國與東盟的科研合作關注較少;研究多集中在網絡結構、影響機制等方面,較少從網絡整體和國家節點兩個維度探討合作網絡的特征,且在較大程度上忽視了科研合作網絡中合作主題的演化特征?；诖?本研究聚焦于中國與東盟國家的科研合作,使用社會網絡分析方法,分別從網絡整體和國家節點維度,分析中國—東盟科研合作網絡的特征,并結合知識圖譜分析中國—東盟科研合作的主題演化特征,以深刻把握中國與東盟國家科研合作的發展態勢。

1 研究對象、研究方法與數據來源

1.1 研究對象

作為科研合作最直接的表現形式,合著論文已經成為研究科研合作的主要對象之一[12]。因此,本研究選取2010—2020年由中國作者與東盟國家作者合作發表的論文作為研究對象,探究中國—東盟科研合作的發展態勢及其主題演化特征。

1.2 研究方法

利用Gephi軟件,以國家為節點、以合作關系為連線,構建中國—東盟科研合作網絡,并通過測算網絡整體結構指標和節點中心性指標,分析總結合作網絡的整體特征和國家節點特征;使用CiteSpace軟件繪制中國—東盟科研合作主題的演化圖譜,并分別對合作主題的國家共現特征和主題突現特征進行探測,從多個角度研究中國與東盟科研合作主題的演化特征。

1.2.1 網絡整體結構指標

選取網絡規模、網絡關系數、網絡連接頻次、網絡密度、平均路徑長度、平均聚類系數等指標衡量網絡整體結構特征[24-25]。網絡規模是指網絡中節點的數量,即參與科研合作的主體數量;網絡關系數是指網絡中邊的數量,即科研合作網絡中合作主體間開展合作的關系數;網絡連接頻次是指網絡中邊的權重之和,即科研合作網絡中科研主體合作發文的總數,是衡量科研合作網絡產出數量的重要指標;網絡密度是指網絡實際關系數與網絡最大可能關系數的比值,反映科研合作網絡主體連接的水平,密度越大,科研主體間合作關系越緊密;平均路徑長度是指網絡節點間最短路徑的平均值,反映科研主體間平均合作距離,體現網絡的連通程度,較短的路徑長度有利于資源共享和信息交流;平均聚類系數是指與某一節點直接連接的兩個節點也存在直接連接關系的平均概率,用于衡量合作網絡的集團化程度。

1.2.2 網絡節點中心性指標

選取度中心度、加權度中心度、接近中心度、中介中心度和特征向量中心度5個中心性指標,以衡量網絡節點在網絡中的位置和作用[25-26]。

度中心度是指在網絡拓撲中某一節點連接邊的數量。在以國家為節點的合作網絡中,度中心度越大的國家,其直接合作伙伴數量越多,對外聯系能力越強,該國在網絡中的地位越重要。加權度中心度是在度中心度的基礎上將邊的權重納入考慮范疇,在邊的權重代表合作產出的網絡中,該指標能有效地反映科研合作的產出效率。接近中心度是指某個節點在網絡中居于中心的程度或某節點與其他節點的鄰近程度,其值越大說明節點越接近網絡的中心位置。中介中心度是指某一節點擔任中介以最短路徑連接其他任意兩個節點的能力。在科研合作網絡中,具有高中介中心度的主體對網絡控制能力強,在知識傳播和資源壟斷等方面具有較大話語權。特征向量中心度是指某一節點與具有高度中心度節點的連接程度,高特征向量中心度的科研主體更容易獲得來自網絡中心節點的知識擴散和信息傳播。

1.3 數據來源

數據來源于Web of Science核心數據庫中的科學引文索引數據庫擴展版(SCI-expanded),限定出版年份為2010—2020年,文獻語言為All Languages,文獻類型為Article,Review和Proceedings Paper,檢索獲得55 142篇文獻,以純文本格式下載數據記錄及參考文獻。

2 中國—東盟科研合作網絡特征

2.1 合作網絡整體結構特征

以國家為節點,合作關系為連線,將中國與東盟科研合作的發展歷程劃分為2010—2013年、2014—2017年和2018—2020年3個階段,分別構建中國—東盟科研合作網絡,并對相關特征指標進行統計(表1)。

表1 中國—東盟科研合作網絡演化特征指標

2.1.1 合作網絡規模

在中國—東盟科研合作網絡中代表國家的節點數量不斷增多。2010—2013年有59個國家作為科研合作主體參與到中國—東盟科研合作網絡中,2018—2020年科研主體數量增加至93個?，F代信息技術、通訊技術的發展為中國與東盟在全球范圍內尋找科研合作伙伴提供了便利。一方面,不斷提高的科研合作開放程度有利于科研主體尋求最佳合作伙伴,提升科研資源的配置效率;另一方面,愈加龐大的網絡規?？赡軙绊懞献髦黧w間關系的緊密程度,進而影響科研知識在整體網絡中的傳播效率。

對網絡關系數、網絡連接頻次、網絡密度、平均聚類系數進行函數擬合發現,伴隨網絡節點增多,網絡關系數呈對數增長,而代表科研產出的網絡連接頻次呈線性增長。2018—2020年網絡關系數和網絡連接頻次分別達到477和26 191,由此得到建立合作關系的兩個國家平均合著論文54.91篇,說明此階段中國與東盟國家合作更加頻繁,科研成果產出增長較快,開放式的合作關系在一定程度上促進了中國與東盟科研合作產出的增加。

2.1.2 合作網絡密度

2010—2020年中國—東盟科研合作網絡密度從0.10增至0.12后又降至0.11,整體呈現穩定且水平較低的態勢。2010—2013年和2014—2017年網絡密度的增長主要緣于“一帶一路”倡議的推動,但隨著網絡中合作主體的增速與合作關系的增速存在偏差,第三方合作主體的分散使得網絡密度出現了小范圍波動。整體來看,中國—東盟科研合作網絡密度不高,第三方合作主體過于分散,網絡中大部分國家節點未能通過頻繁的交流互動建立穩定的合作關系。

2.1.3 合作網絡小世界特征

2010—2020年中國—東盟科研合作網絡的平均聚類系數從0.67降至0.41,說明任意一個國家的合作伙伴之間存在直接聯系的概率從67%下降至41%,但顯著大于同等規模的隨機網絡。同時,平均路徑長度保持在1.89左右,即網絡中任意兩個國家平均通過1.89個中介國家即可以進行信息交流。整體來看,合作網絡呈現出小世界網絡特征,即較短的路徑長度和較大的聚集系數,說明中國—東盟科研合作網絡保持著較高的連通性,國家間開展科研合作的可達性較高。

2.2 合作網絡國家節點特征

本研究以中國與東盟科研合作為重點,選取的樣本是中國與東盟國家為主要參與方的科研成果。因此,中國與東盟國家居于網絡相對中心的位置。探究東盟十國在合作網絡中位置的差異有利于總結并區分東盟各國在合作過程中擔任的不同角色,同時第三方國家在網絡中的位置也反映出其對中國—東盟科研合作網絡的影響。因此,根據網絡節點中心性指標的排名對國家所處位置進行分層(表2)。

2.2.1 東盟國家網絡位置

以馬來西亞、泰國和新加坡為代表的第一層級國家具有合作對象廣泛、合作產出大、居于網絡中心位置的特點,相對于其他國家其話語權更強,在網絡中擔任重要的中介角色,是中國重要的合作伙伴。但是,第一層級內部也存在一定差異。首先,馬來西亞各個中心度指標都位居最前列;其次,泰國具有較高的度中心度、接近中心度及中介中心度,說明泰國與網絡中絕大部分節點均建立了科研合作關系,同時在網絡中擔任重要的中介角色;最后,新加坡的加權度中心度和特征向量中心度相對于泰國更高,表明中國與新加坡科研合作的產出效率更高,且新加坡與網絡中具有高度中心度的節點連接更緊密。位于第二層級的越南、印度尼西亞和菲律賓與中國合作關系較為緊密,其獲取科研資源、傳播信息和知識的能力相對較強。其中越南的各項指標均排第5,而菲律賓的特征向量中心度相對于印度尼西亞更高,反映其與網絡具有高度中心度的節點聯系更緊密,更容易獲得來自網絡中心節點的資源傳遞。而位于第三層級的柬埔寨、緬甸、文萊和老撾與中國的科研合作關系相對疏遠,與網絡中其他節點的聯系較少,科研合作的產出效率較低,且合作過程中對其他節點的依賴性較強,在科研合作網絡中處于相對邊緣的位置。

表2 中國與東盟、非東盟國家中心性排名

2.2.2 發達國家網絡位置

美國、澳大利亞、英國和日本在中國—東盟科研合作網絡中的中心性排名較高,是中國—東盟科研合作網絡的重要參與者。一方面,發達國家作為第三方合作伙伴參與到中國—東盟科研合作網絡中,對于傳播先進知識、提供科研資源具有積極意義;另一方面,發達國家的過度參與往往會使中國與東盟科研合作對其產生強烈依賴性,且受參與主體能力差異等因素的影響,中國與東盟國家容易停滯在科研工作的邊緣,從而不利于自身科研水平的提升。

美國的度中心度排名為第10名,表明其與網絡中大部分科研主體具有合作關系,且加權中心度排名第6,說明網絡中的科研成果在一定比例上是由美國參與合作產出的。同時,美國的中介中心度排名較高,表明其是連接中國與東盟以及網絡中其他國家節點的重要中介橋梁。因此,美國對網絡具有較強的控制力。地位稍遜于美國的澳大利亞、英國和日本在網絡中的位置也較為重要,其較高的中心性排名表明其在獲取科研資源、傳播信息和知識擴散中扮演著重要角色。

3 中國—東盟科研合作主題演化特征

隨著合作各國經濟社會的不斷發展,服務于社會進步的科研合作學科主題呈現出較為明顯的演化特征。首先,為了探究中國—東盟科研合作主題的分布與演化特征,利用CiteSpace軟件繪制2010—2020年中國—東盟科研合作主題演化圖(圖1);其次,將國家節點納入網絡,進一步探究合作主題的國家共現特征,即不同國家對不同領域的關注程度以及國家間研究主題的相似性(表3);最后,利用突發性探測探究中國與東盟科研合作的研究熱點分布情況(表4)。

圖1 2010—2020年中國—東盟科研合作主題演化網絡Fig.1 Theme evolution of China-ASEAN scientific research cooperation network from 2010 to 2020

表3 主題共現分析結果

3.1 合作主題延伸特征

由圖1a可知,2010—2013年中國與東盟國家的科研合作主要集中在工程學與物理學兩個領域,工程學的中介中心度大于0.1,說明中國—東盟科研合作在工程學領域實現了主題延伸和學科交叉。但該階段網絡節點數量較少,且節點分布較為松散,說明中國與東盟科研合作的主題范圍有限,合作主題之間聯系不夠緊密。由圖1b可知,2014—2017年網絡節點數量明顯增多,研究領域大幅度擴張,除工程學與物理學外,中國與東盟在化學、材料科學等多個領域的合作也取得了較為豐碩的科研成果。通過統計發現,中介中心度大于等于0.1的節點有包括材料科學交叉學科等23個,說明中國與東盟在交叉領域的研究取得了重要成果。2018—2020年,中國與東盟的科研合作領域進一步拓展,在合作過程中高頻率合作主題出現聚集態勢,且中介中心度大于等于0.1的節點數量高達33個,說明中國與東盟科研合作不斷打破學科邊界,科學研究的貫通性得以提升。

3.2 合作主題國家共現特征

由表3可知,2010—2020年,中國、新加坡、馬來西亞、泰國等國家的研究主題具有高度相似性,在材料科學交叉學科和保健科學與服務領域的共同合作取得了眾多科研成果。中國與越南合作主要研究主題是物理學粒子與場,與柬埔寨、老撾合作主要研究主題為環境科學,與緬甸合作更關注熱帶醫學,與菲律賓合作則更關注食品科學與技術領域,但其共現特征相對較弱,合作緊密度和科研產出能力均有待提升。文萊和印度尼西亞在共現網絡中沒有顯現,說明中國與文萊、印度尼西亞還未就雙方發展需求和科研優勢形成特色合作領域。

此外,由于科研合作網絡密度較低,主題共現網絡的部分聚類中,國家數量遠遠超過主題數量。由于在普通內科醫學、物理學粒子與場、天文與天體物理、熱帶醫學等領域中國與東盟國家分散化選擇第三方合作伙伴,這些聚類中的國家數量遠遠超過主題數量。其中,在普通內科醫學領域,主要合作國家是伊拉克、冰島、喀麥隆等,反映出其對醫療衛生發展的需求;在物理學粒子與場、天文與天體物理聚類中,以美國、英國、德國、日本、加拿大等為代表的發達國家是中國與東盟在這兩個領域合作的重要參與力量。

3.3 合作主題突現特征

通過突發性探測可以發現不同時段中國與東盟科研合作的熱點,表現為某個領域的研究成果在特定時期激增。同時,發達國家具有良好的科研基礎和豐富的科研資源等優勢,是推動中國與東盟在部分領域快速發展的重要力量。由表4可知,2010—2020年中國與東盟科研合作過程中共有36個學科主題具有較強的突現特征。其中,應用數學、傳染病學等在2010—2011年成為中國與東盟科研合作非常熱門的主題,晶體學、光學等在2010—2012年成為中國與東盟科研合作密切關注的主題,而物理學粒子與場、天文與天體物理在2015—2016年成為科研合作的重點主題。對照主題和國家共現網絡可以發現,英國、美國等發達國家在物理學、天文學以及相關學科的共現性較強,表明發達國家是該領域合作的重要對象。因此,中國與東盟科研合作在該領域成果的激增和突現特征與發達國家的支持緊密相關。

表4 前36名高突發強度學科分布

4 結論與啟示

4.1 結論

從合作網絡的整體結構特征看,中國—東盟科研合作網絡的規模不斷擴大,開放式的合作關系有效促進了科研合作產出的增加。但是,整體網絡密度不高,網絡凝聚力不強,大部分國家未能建立穩定的合作關系。同時,合作網絡的小世界特征明顯,具有較短的平均路徑長度和較高的集群化水平。

從合作網絡的國家節點特征看,東盟各國在網絡中的位置差異較為明顯。其中,馬來西亞、泰國和新加坡中心性排名最高,三國在資源獲取、信息傳播以及知識擴散等方面能力較強,是中國重要的科研合作伙伴。除東盟國家外,美國、澳大利亞、英國等發達國家在網絡中的地位相對重要,是中國—東盟科研合作的重要參與者。

從合作主題演化特征看,基于學科優勢與發展需求的差異,中國與東盟科研合作的主題不斷延伸,在交叉學科領域取得了眾多成果。在合作對象方面,中國與新加坡、馬來西亞、泰國等部分東盟國家在合作主題上表現出明顯的共現特征。中國與東盟國家在晶體學、光學等領域的科研合作隨時間變化表現出較強的突現特征。

4.2 啟示

中國與東盟科研合作不斷拓展,科研產出不斷增加,但在合作關系發展、合作領域選擇等方面仍有較大的改善空間。首先,應加強對國際科研合作的管理,通過開展較為長期的合作項目和專項計劃等方式穩定與東盟的合作關系;其次,在積極利用網絡中發達國家科研優勢的同時,要注重合作模式的選擇,避免角色邊緣化,注重提升對先進知識的吸收和再創新能力;最后,在合作領域方面,應注重將不同國家的科研優勢與發展需求相結合,合理選擇合作主題,加強在特色領域的合作。