科學計量學科學計量學1、科學計量學的定義2、科學計量學的發展歷史3、科學計量學的作用4、科學計量學的具體應用5、科學計量學的局限性一、科學計量學的定義

科學計量學是一門運用數學和統計學方法對科學發展規律以及科學的生產、組織和管理進行定量研究的一門科學學分支學科對象：科學研究本身（投入、產出、過程）；文獻、事實、事件方法：數學+統計+信息技術性質：定量研究目的：揭示科學活動數量上的規律性，為決策服務。

應用數學方法解決實際問題有三個基本環節

1、將實際問題抽象為數學模型2、求解數學模型3、對數學模型的解作出解釋和評價，形成原問題的解實際問題實際問題的解模型的解數學模型有無解？數學抽象求解解釋和評價舉例：國家科研基金發放給什么年齡段的人？數學模型：是針對或參照某種事物系統的特征或數量依存關系，采用數學語言，概括地或近似地表現出來的一種數學結構。常用的數學模型：微積分、概率論、數理統計等常用的軟件：SPSS、Bibexcel、WordsmithToolCiteSpace對模型解的解釋和評價1、解釋計量結果，要講嚴密的邏輯2、應遵循同類相比的原則，不可盲目比較3、宏觀的數據比較可靠4、科學計量結果的解釋非原問題的唯一解答二、科學計量的發展史科學計量學的萌發時期1、對科學家的統計2、對科學論文的統計德堪多[瑞士]：《二百年來科學和科學家的歷史》1873年高爾頓[英國]：《遺傳天賦》1869年《英國科學家》1874年科爾、伊爾斯：《比較解剖學的歷史》1917年休姆[英國]：《國際科技文獻目錄》期刊時序分布1923年科學計量學的奠基時期1、幾個經典理論的發現2、兩件奠基性大事1926年洛特卡定律：作者分布規律fn=c/n2

1934年布拉德福定律：文獻集中與分散規律1：a：a2…1935年齊夫定律：詞頻分布規律f.r=c德里克·普賴斯：《巴比倫以來的科學》1961年

《小科學，大科學》1963年尤金·加菲爾德：《科學引文索引》1965年

寫2篇論文的作者大約是寫1篇論文作者數量的1/4，寫3篇論文的作者數量大約是寫1篇論文作者數量的1/9，寫n篇論文的作者數量大約是寫1篇論文作者數量的1/n2，所有寫1篇論文的作者所占比例大約是60%。

fn=c/n2

洛特卡定律：

如果將科學雜志按其刊載某個學科主題的論文數量，以遞減順序排列，就可以在所有這些雜志中區分出載文率最高的核心區和包含著與核心部分同等數量論文的隨后幾區，這時核心區和后繼各區中所含的雜志數成1：a：a2…的關系。布拉德福定律

如果將一篇較長的文章中的每個詞按其出現頻次遞減排列，并用自然數給這些詞編上等級序號，出現頻次最高的詞為1級，其次為2….這樣一直到D級，如果用f表示詞在文章中出現的頻次，用r表示詞的等級序號，則有f.r=c齊夫定律《巴比倫以來的科學》1961年，普賴斯在耶魯大學系列講座的講演集。在第五講中系統地闡述了科學增長的指數規律。發現經過：《倫敦皇家學會哲學論壇》1949、新加坡《化學文摘》等30多種期刊驗證文獻量-時間的增長曲線

科學領域內的文獻是按指數增加的，每隔大約10-15年便增加1倍。每年增長約5%-10%N=a0ebtN:科學期刊的逐年累積數量t：以年為單位的時間變量b:期刊的連續增長率a0：期刊統計初始的累計量《小科學，大科學》1963年，普賴斯在布魯克海文國家實驗室作的講演集。定量地描述科學的發展（三大經典定律、普賴斯定律、科學論文半衰期）。普賴斯定律——高產作者：

撰寫全部科學論文數量一半的杰出科學家人數等于全部科學工作者人數的平方根普賴斯指數——文獻老化程度：

某一知識領域內，年限不超過五年的文獻的引文數量與引文總量之比。用以量度文獻的老化速度和程度。

指數越大，老化越快。自然科學>社會科學論文間引證與被引證關系：《科學論文的網絡》1965施引方面：15篇ref/篇論文，引用n篇ref的論文幾乎呈1/n2下降。被引方面：被引次數越多的文獻越少，且當n值較大時，被引論文數量呈n2.5或n3.0遞減

在某一年中，被引和施引之間存在一種平衡，即引文網絡圖。在網絡圖中，必然有密集分布的小條或小塊。若研究清楚，就可繪制科學“地形圖”。科學計量學之父—德里克·普賴斯（1922-1983）1、發現科學增長指數規律2、提出論文間引證與被引證關系3、創立反映文獻老化程度的普賴斯指數4、提出普賴斯定律5、發展其他經典定律6、擔當Scientometrics編委二、科學計量的發展史科學計量學的發展時期1、Scientometrics的創刊和普賴斯獎的設立2、引文分析發展迅速3、數學模型廣泛建立4、國際科學計量學與信息計量學會成立Scientometrics的創刊1978年普賴斯獎的設立1984年Scientometics(1978)：性質：國際性權威雜志主辦：荷蘭Elsevier科學出版公司、匈牙利科學院出版社主編：普賴斯（美國）、加菲爾德（美國）、布勞恩（匈牙利）、多勃羅夫（蘇聯）“我希望，新期刊的創辦，將會產生一種控制論上的正反饋，并且幫助我們大家相互了解各自的研究工作。歸根結底，期刊雜志與其說是讓人看的，還不如說是為了讓人發表文章的。我覺得，在我們這個無形學院范圍內，應當形成一個大約二三百人的核心。”

——普賴斯在發刊詞上的講話刊登：科學學、科學交流、科學政策的定量研究2、引文分析發展迅速工具：《科學引文索引》SCI、計算機方法：統計方法、矩陣分析、圖論等數學方法以及可視化的信息技術內容：各國科學狀況、科學前沿進展、不同學科的結構和聯系（引文耦合、共引文）3、數學模型廣泛建立哥夫曼：將學術思想的交流與傳播類比于疾病的傳染,進而把疾病傳染的微分方程組應用于對科學研究過程的描述英哈伯、阿羅沃[加]：把世界科學比作一個投入-產出系統,以研究各國科學論文的生產和交流情況。科特[波]：建立了學科進化的概率模型布勞溫[匈]：利用多種科學計量指標,以衡量各國科學的發展和地位,并預測各國科學的前景。前沿課題研究：知識圖譜與可視化交叉學科與多學科科研合作，包括個體的、組織的、區域的和國際的科研工作評價：宏觀、中觀和微觀層面機構和國家科學生產率科學技術新指標研究進展和比較分析科學政策分析與預測社會科學和人文科學領域中的學術交流活動——摘自科學計量學與信息計量學國際學術研討會的主題我國科學計量學的狀況1、代表人物：趙紅州（1941-1997）世界科學中心轉移現象（湯淺現象）意大利——英國——法國——德國——美國——意大利1540----161070年文藝復興英國1660----173070年資產階級革命法國1770----183060年大革命德國1810----1920110年產業革命美國1920-----科學家最佳年齡定律和科學勞動智力常數人類重大的科學成果數(W)與杰出的科學家人數(N)成正比,與科學家隊伍的平均年齡(A)同當時科學創造最佳峰值年齡(a)之差成反比,即W=R-1·N/（A-a）,R稱為智力常數,它的突變可以作為衡量科學革命的標志。重大自然科學成果和科學發現者的年齡在31-40歲之間，概率峰值是37歲。2、典型事件：1987年，中國科技論文與引文數據庫,中國科技信息研究所。對我國學者的發表論文數及被引數量進行了多指標的各個方面的統計分析,每年公布一次統計結果。/cstpcd/index.html1995年，《中國科學引文索引》,中國科學院文獻情報中心http//3、代表著作：科學計量學—指標·模型·應用/梁立明．北京：科學出版社，1995重大科技成果按年齡段的分布是一種非高斯分布（韋泊爾分布模型）我國科技論文時空分布不均衡性（對數－半對數坐標系）重新解釋和深化部分經典定律科學基金項目評審中的新指標——項目難度、年齡科學計量研究方法論/龐景安．北京：科學技術文獻出版社，1999科學計量學的概念、研究對象、研究方法的系統介紹統計學基礎知識文獻計量法和科學發展的規律（引文分析）科研評價應將同行評議和科學計量有機結合科學技術指標與評價方法——科技計量學應用/羅式勝．武漢工業大學出版社，1999指標拓展到技術領域（專利指標、技術經濟效果指標）按“投入—產出”模式，利用國內外權威的數據庫和工具書，可操作性好。科研評價與指標/蔣國華．北京：紅旗出版社，2000大學定量評價和排序（1987-）用數據包絡分析構建計量指標從社會心理學角度，用數學方法研究國際科學合著網絡構型高校科研量化評價案例分析科學計量學知識圖譜/侯海燕．大連：大連理工大學出版社，2008科學計量學的歷程科學計量的研究工具及知識圖譜以科學計量學為研究對象，繪制知識圖譜4、制約因素：基礎設施建設較為薄弱，各類科技信息數據庫功能單一、費用高高層次人才匱乏同行間合作溝通度較低5、對策：利用現有國內外數據庫，套錄數據重組成各類專題數據庫科研、教學結合，形成專業（知識、年齡）結構合理隊伍積極開展學術交流，有選擇地介紹國外同行的研究成果三、科學計量的作用

為科學決策提供定量的評價方法國家科研實力考察科研基金項目管理科研發展規劃制定學科知識圖譜學術期刊質量評價四、科學計量的具體應用（1）國家科研實力考察——以諾貝爾獎為例

物理、化學、生理（醫學）、文學、和平經濟學1990地球學諾貝爾精神：創新——求實——獻身諾貝爾獎得主國別統計分析美國229人英國81人德國72人法國48人瑞典27人前蘇聯17人瑞士18人意大利13人丹麥11人荷蘭15人奧地利11人日本

8人阿根廷5人印度3人南非6人家庭背景、工作環境、師承關系、論文發表數據分析科學知識積累1、科學發展是一個指數積累的模式：W=ektt:時間，Δt→0,意味不同代的知識單元增殖要足夠快k:知識單元，Δk→0,意味同代人盡可能智力互補2、科學勞動的隔代連續性美國調查（1901-1972）：54%出生高級人員，3.4%普通體力勞動

53.5%擁有高級子代，8.5%普通子代我國調查（院士）：<39%高級專業（自身）

<10%從事高層次科學研究（子代）科學研究時間充足科學家人數的統計是全時科學家（工作+講學）美國：全時，科學家人數<100萬日本：全時，科學家人數72.8萬我國：16小時/周科學家群落

不同專業“遠緣雜交”是諾貝爾級科研課題成功的關鍵。據統計，諾貝爾獎得主大多是多個專業的知名科學家的弟子（蘇步青效應系數高）

劍橋大學的卡文迪許實驗室，過去一個世紀產生了25位諾貝爾獎獲得者。

大師獨具慧眼——強強結合——教學相長科學人才識別和遴選機制1、少年早慧，成名早2、進入科學前沿早，與著名科學家聯名發表論文3、經典性文獻數量大博士學位平均年齡：24.8歲發表論文平均年齡：25歲發表論文數量多：13.1篇/年，3.5篇/年（20歲）與名師合作論文：7.9篇/年，2.9篇/年（20歲）論文被引頻次的半衰期：12.2年，4.6-8.1年論文被引證平均頻次：232次/年，6次/年四、科學計量的具體應用（2）科研項目管理——以主體科研水平評價為例匈牙利：發表論文和論文引證作為院士調整的參考美國：ScienceIndicator,SCI為依據，科學計量的語言編撰，成為美國科技政策、科技撥款的指南。我國科學基金主體科研水平評價時間：1990對象：國家自然科學資金資助的7個學科、500個研究機構、3000名科學家指標：發表在國內外核心期刊上的學術論文數W、被引證次數M、引文率P數據來源：SCI函數：Yi=αW+βM+γP——個人通過多比例評分定權得：

Yi=0.11W+0.32M+0.57PMax(Yi)=125.9,<Yi為93.4%四、科學計量的具體應用（3）科研發展規劃制定——以中國基礎研究國際合作為例

不同學科、不同專業、不同文化背景的科學家廣泛合作與交流，才能保持持久的創新活力，取得在科學前沿的突破。

國際合作論文占科學論文總量的比例：

70年代：5%左右80年代：10%左右90年代：20%左右中國基礎研究國際合作測度自上世紀70年代以來，以SCI中的國際合作論文數據為基礎進行的科學計量研究結果已成為各國制定國際科學合作政策的關鍵依據之一。美國：《科學與工程指標》：定期發布國際合作論文指標法國：國際合作項目評估研究時間：1994-1998數據來源：SCI的基礎上創建國際合作論文數據庫學科領域：數、理、化、天、地、生、農、醫、工、環指標：科學產出國際化指標、合作論文數、合作關系等

（某國某學科領域合作論文數/某國該領域論文總數）中國基礎研究國際合作測度-結果1、我國基礎研究的國際合作以較快速度增長應用基礎研究>基礎研究>大科學2、各學科國際合作依存度逐年提高，但不一樣農、醫、環、天、地>數理化3、各學科的合作伙伴不一樣美、日、德、英4、國際合作論文高度集中在中科院系統和少數重點高校中國基礎研究國際合作測度-結論1、國際合作依存度高的學科要加強自主性前沿研究，提高競爭力。2、美、日、歐是合作主流，加強與亞洲新興國家和地區的合作（韓國）。3、我國在物理學領域有絕對比較優勢，在化、醫、生、工有相對比較優勢，在地、環、農處于劣勢。4、制定國際合作規劃，針對不同國家學科布局特點，采用不同合作策略。四、科學計量的具體應用（4）學科知識圖譜——以科學計量學為例概念：顯示科學知識發展進程與結構關系的一種圖形發展歷程：引文分析——圖譜可視化原理分類：二維圖譜、三維構型圖譜、多維尺度圖譜社會網絡分析圖譜、自組織映射圖譜、尋徑網絡圖譜數據來源：SCI、SSCI（2005年）主要數據：Scientometrics（1927篇論文）作用：作者共引分析——繪制學科結構知識圖譜文獻共引分析——繪制研究領域知識圖譜社會網絡分析——繪制合作網絡知識圖譜期刊共引分析——引申5種重要期刊引申數據：5種科學計量學重要期刊（9881篇論文）

ScientometricsResearchPoliceJournalofDocumentationSocialStudiesofScienceJournaloftheAmericanSocietyforInformationScience作用：標題詞詞頻分析——前沿重點研究領域作者共引分析——與相鄰學科的關系外延數據：6種科學學代表性期刊（126244條引文）

SocialStudiesofScience；

ScienceTechnology&HumanValuesScientometricsJournaloftheAmericanSocietyforInformationScience；

ResearchPoliceR&DManagement作用：期刊共引分析——科學計量學在科學學中的位置

結果1：科學計量學學科結構知識圖譜（P62）評價科學計量學：科研指標與評價科學技術與創新結構科學計量學：引文分析理論