科学计量学概述

科学计量学姜吉栋•如何度量中国学者参与国际科技合作的能力？•直接度量中国参与国际科技合作的能力有困难。科学计量学概述科技统计与指标科技文献分布规律引文分析概述•科学计量学（Scientometrics）的定义•科学计量学是对科学活动过程与管理实施量化评估、刻画和预测的科学学分支学科。•科学计量学是指科学学研究中定量方面的问题。•科学的科学（ScienceofScience）•定义：科学计量学是用定量方法处理科学活动的投入，（如科研人员，科研经费），产出，（如论文数量，被引数量）和过程（信息传播和交流网络的形成）的研究领域。•科学计量学的发展历程•纵观科学计量学的发展历程,可以大致分为三个阶段。•1.萌发时期（19世纪下半叶到20世纪初）•代表人物：德堪多(AlphosedeCandolle），高尔顿（FrancisGalton），科尔(F.J.Cole)•2.奠基时期（20世纪初到60年代末）•代表人物：洛特卡(A.J.Lotka)，齐夫，布拉福德（SamuelC.Bradford，加菲尔德（EugeneGarfied），普赖斯3.发展时期（20世纪70年代后）•前苏联学者纳利莫夫(V.V.Nalimov,1910-1997)和穆利钦科(Z.M.Mulchenko)合著的第一部科学计量学著作《科学计量学：把科学作为情报过程来研究科学的发展》，有了英语“Scientometrics”这标志着奠基期基本完成，从此跨入发展时期。科学计量学在中国•1964年张琪玉、王恩光第一次向中国读者介绍美国《科学引文索引》•吴尔中首次介绍核心期刊•孟连生1982年硕士学位论文《中文科学引文分析》•1995年出版《中国科学引文索引》（CSCI）•靖钦恕线家秀首次提出“中国自然科学核心期刊”•90年代，我国文献计量学研究和应用进入规模化、系统•化、现代化的发展阶段。建立了一批具有相当数据规模和自主知识产权的文献计量评价系统和多种媒体形式的数据库。•赵红州、蒋国华、武夷山、邱均平、金碧辉、梁立明、山石、王祟德、罗式胜、陈文化、谷兴荣、刘则渊、官建成、朱东华等等一批数量虽然不多，但有些理论建树同样堪称国际一流的计量学研究专家和学者，他们在不同的课题领域，诸如布拉福德定律研究、互引分析、大学科学水平评价研究，我国科技发展定量规律研究等方面，均做了很有意义的研究，并取得了重要成果。科学计量学研究的内容•作为研究对象的科学之数量化的可能性和局限性•根据己掌握的各种数据，从不同的侧面建立各种科学计量指标模型，揭示科学发展的种种规律•科学计量学在科学活动当中的广泛应用科学计量学研究的工具和一般方法•数据来源•（1）科技图书（2）科技期刊•（3）科技报告（4）会议文献•（5）专利文献（6）标准文献•（7）学位论文（8）产品资料•（9）技术档案（10）科技报纸•（11）光盘数据（12）网络数据科学计量学研究的工具和一般方法•SCI即科学引文索引(ScienceCitationIndex);•SSCI即社会科学引文索引（SocialSciencesCitationIndex）;•A&HCI即艺术与人文引文索引（Arts&HumanitiesCitationIndex）;•ESI即基本科学指标数据库（EssentialScienceIndicators）;•EI即工程索引（EngineeringIndex）;•ISTP即科技会议录索引（IndextoScientific&TechnicalProceedings）;•CSCI即中国科学引文索引（ChinaScienceCitationIndex）;•CSTPC即中国科技论文与引文数据库（ChineseScienceandTechnologyPaperandCitationDatabase）;•CSSCI即中文社会科学引文索引数据库（ChineseSocialScienceCitationIndex）;•中国期刊全文数据库及其引证报告。科学计量学与文献计量学、信息计量学的关系分析统计学•数据的收集、整理与描述•数理统计的基本知识•统计推断•一元线性回归分析•时间序列分析科技统计与指标•科技统计的概念•科技统计是统计的分支，是用统计的方法对科学技术活动的规模和结构进行定量的测定。•科技统计研究的对象是科学技术活动的总体的数量特征和数量关系，其主要任务是通过对科技活动的有关数据的收集、处理、分析，反映科技活动的规模、结构和布局的总体数量特征和关系，从而为评价和制定科技政策和发展规划提供依据。科技统计指标的定义•科技统计指标：用来说明科技活动某种总体现象数量特征的概念.•科技统计指标体系：由全面反映科技活动所有总体特征的存在数量联系的系列统计指标组成的系统。•我国科技统计核心总量指标是：投入研究与发展（R&D）活动的人员、资金、物质；专利、科技成果、论文、高技术贸易等。科技文献统计指标应用案例•科技期刊评价指标•科技期刊是反映科学技术产出水平的窗口，一个国家科技水平的高低可通过期刊的状况得以反映。•总被引用次数:所评价期刊历年发表的论文在评价当年被其它期刊和该期刊本身引用的总次数，以表明该期刊在科学交流中被使用的程度。•影响因子（ImpactFactor）:可测度近年期刊的学术影响力。该项指标用论文平均被引率反映了期刊近期在科学发展和文献交流中所起的作用。定义：期刊前2年发表论文的被引次数占前2年论文总量的比例.公式：影响因子=某刊前两年发表的论文在该年的被引用次数/该刊前2年发表的论文的总数•扩散因子:评估期刊真实影响力的学术指标，显示总被引频次所涵盖的期刊范围。具体为该期刊当年每被引100次所涉及的期刊数。•即年指标:是表征期刊即时反应速率的指标，即该期刊在评价当年发表的论文，每篇被引用的平均次数。•公式：即年指标=该刊当年发表论文的总引用次数/该刊当年发表论文总数•平均引文率:可测度期刊的平均引文（引证文献）水平，考察期刊论文吸收他人学术思想的水平。平均引文率通常可以反映期刊吸收信息的能力以及科学交流程度的高低。•定义：在给定的时间内，期刊篇均参考文献量•公式:平均引文率=期刊参考文献总数/期刊论文总数•期刊刊载的基金论文数:这是表明期刊所载论文学术水平和质量的一个重要指标，期刊载文的基金资助比例高，指示该刊学术水平较高。•期刊被引半衰期（citedhalf—life）：可测度期刊文献老化的速度。文献的半衰期受学科的内容、性质等因素的制约。一般来说，比较稳定的学科，其期刊半衰期要比正在经历重大变化的学科，或者说发展较快、较活跃的学科的期刊半衰期长；基础理论学科的期刊半衰期要比技术学科的期刊半衰期长；历史悠久的学科期刊半衰期要比新兴学科的期刊半衰期长。•定义：某期刊现尚在被引用的全部论文中较新的一半的年代跨度。•期刊的国际化程度：根据海外作者来稿数统计。•国际著者论文数：指期刊发表外国作者论文的数量。可测度期刊在国内外学术交流中的作用。•还有很多其他指标：学科扩散指标；学科影响指标；文献选出率；标准规范化；论文平均发表周期；期刊他引率；编校质量等等。科技论文评价指标主要指标有：论文的类型；论文发表的期刊影响；文献发表的期刊的国际显示度；论文的基金资助情况；论文合著情况；论文的即年被引用情况；论文的合作者数；论文的参考文献数；论文的获奖情况等等。科技文献的分布规律•科技文献的时间分布规律•科技文献增长规律•科技文献老化规律•科技文献的空间分布规律：布拉德福定律•科技文献词频分布规律：齐夫定律•科技文献作者分布规律：洛特卡定律文献增长规律•指数增长模型•它描述了科学文献随时间增长的规律，即科学文献量的增长与时间成指数函数关系•普赖斯曲线•如果我们以文献量为纵轴，以历史年代为横轴，把各不同年代的文献量在坐标图上逐点描绘出来，然后以一光滑曲线连接各点，则可十分近似地表征文献随时间增长的规律。这就是著名的普赖斯曲线。F（t）是时间t的函数，表示t时段的科技文献量；a为条件常数，表示统计的初始时段（t=0）时的科技文献量；e为自然对数的底数（e=2.7138）；b为时间常数，表示科技文献的年增长率r%。•指数增长模型分析•正确性•正如普赖斯所指出“指数曲线的存在，显然具有普遍性和长期性。”因此，科学文献的指数增长定律具有较大程度的正确性，并获得了人们的公认。•从数学上分析和从统计实例来看，指数函数正是科学文献量随时间而增长的数学表示，符合过去历史年代的科学文献统计结果。•局限性•并不总是按指数函数关系增长它与所研究的文献的学科和时间有关。事实上，文献指数增长曲线的陡度已有平缓趋势。不能预测未来按照指数函数的变化规律，随着时间的推移，科学文献的增量会趋向无穷大。显然人类对科学研究的投入很难满足科学文献无限增长的要求。因此，这是不现实的。•文献增长定律并不能完全反映科学的实际价值,文献增长定律只能提供粗略度量•为了克服这些局限性，许多学者坚持探索更为精确的数学摸型和更为完善的理论解释。具有代表性的是“逻辑增长律”和“阶梯指数增长律”，都可以认为是从不同角度对文献指数增长律的修正。它揭示了科学随着时间的延续而经历着一个“前期缓慢发展，中前期加速度发展，中后期减速度发展，直至后期饱和发展”的过程。科学文献增长规律的应用•在科学学和科技评价中的应用通过有关文献数量的统计分析，来揭示科学发展的某些特征和规律，是科技史和科学学研究中常用的方法和重要途径评价学科所处的阶段、预测其未来的发展有重要作用•在科技政策和管理中应用为人才评价、流动和选拔使用，科技规划，奖励政策，分配政策和管理措施的制定等提供定量依据，从而提高科技管理的科学化水平。•在情报研究中的应用科学文献增长规律的研究是科技人员和情报人员开展情报分析研究、掌握科技发展动态、进行科学预测的理论指导和可靠手段。科技文献老化规律•科学文献随其“年龄”的增长，其内容日益变得陈旧过时，作为情报源的价值不断减小，越来越少被人们利用，甚至完全丧失其利用价值。•科技文献老化的原因--根本原因是科学知识的不断增长和更新•原来不成熟的理论被比较成熟的理论所代替，不完善的方法为比较完善的方法所补充，不先进的技术被比较先进的技术所更新，错误片面的数据被比较客观的事实所校正•文献中所含的情报已失效•文献中的情报已包含在其他著作中被更新的文献所代替•由于研究兴趣下降或转移而引起有关文献的利用减少科技文献老化的度量指标•半衰期所谓文献的“半衰期”，是指某学科(专业)现时尚在利用的全部文献中较新的一半是在多长一段时间内发表的。普赖斯指数在某一知识领域内，把对年限不超过5年的文献的引文数量与引文总量之比当作指标，用以量度文献的老化速度和程度文献老化有很多数学模型，如负指数函数与老化方程，巴尔顿——凯普勒老化方程，Brookes积累指数模型，阿弗拉米斯库（A.Avramescu）方程等等。用巴尔顿——凯普勒老化方程计算出的各学科半衰期。•科技文献老化规律的应用•从文献利用率随时间流逝而衰减的角度揭示文献工作的规律和科学发展的特征•在文献情报管理中的应用•指导剔旧，优化馆藏•解决书库空间危机•提高文献检索效率•有利于制定合理的文献工作原则•有利于评价文献•在科学学和科技史研究中的应用•可以说明科学发展的速度，揭示科学发展的规律，反映出人类是怎样继承和发展科学知识的•文献的老化与学科性质有关。根据文献老化的指标数据，可以判断学科的性质以及所处的发展阶段科技文献的空间分布规律•产生背景•文献分散是普遍的客观现象–一门学科的论文分散在其他学科的期刊杂志上屡见不鲜。•如何找出其分散的规律性是关键所在•科学统一性原则–每一学科都或多或少地与其他任何一门学科相关联。•对一个专家有用的论文，不仅出现在这个专家所在学科的专业期刊上，也可以出现在“其他学科”的期刊上。•学科关系---文献关系？“其他学科”期刊的数量，和其研究领域与“专家所在”的学科的关系密切程度以及“专家所在”学科的论文在每一种期刊中的刊登率呈反比。按照某个学科论文期刊的载文率的高低划分区域，每个区域中的期刊数量随着该区域期刊载文率的减小而增多。•1933年，布拉