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如今,科技創(chuàng)新已經(jīng)成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要力量,新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重大歷史機(jī)遇期,要求我們始終以全球視野科學(xué)研判好科技創(chuàng)新發(fā)展的趨勢(shì),搶占科技發(fā)展先機(jī)。
那么,新興的科研熱點(diǎn)在哪兒?科技創(chuàng)新發(fā)展有著怎樣的趨勢(shì)?科學(xué)領(lǐng)域間有什么內(nèi)在聯(lián)系?世界主要國(guó)家在不同研究領(lǐng)域的活躍程度有啥不一樣?
4月30日,中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院發(fā)布的《科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜2021》給出了答案,揭示了科學(xué)發(fā)展態(tài)勢(shì)以及中國(guó)與世界主要國(guó)家的研究格局。
科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜:在海量文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)潛在趨勢(shì)
當(dāng)今時(shí)代,科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的態(tài)勢(shì),對(duì)科學(xué)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)及其演化趨勢(shì)的把握越來(lái)越重要,也越來(lái)越復(fù)雜。
傳統(tǒng)上,研究人員是通過(guò)檢索和分析相關(guān)文獻(xiàn)以了解學(xué)科趨勢(shì),通過(guò)專家研討、評(píng)議及專門的規(guī)劃研究進(jìn)一步判斷可能的突破方向。
然而,隨著科技創(chuàng)新進(jìn)入多學(xué)科交叉融匯的階段,面對(duì)海量科技文獻(xiàn),限于固有的專業(yè)認(rèn)知體系,科研人員有時(shí)難以觀察到不熟悉但相關(guān)的領(lǐng)域變化,也難以把握它們之間的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和相互影響,更難以發(fā)展隱藏在復(fù)雜關(guān)系下的潛在發(fā)展趨勢(shì)。
“因此,文獻(xiàn)計(jì)量界逐步發(fā)展出利用科技信息數(shù)據(jù)來(lái)揭示多維度關(guān)系的科學(xué)結(jié)構(gòu),科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜應(yīng)運(yùn)而生?！敝袊?guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢?cè)貉芯繂T王小梅說(shuō)。
所謂科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜,是指通過(guò)可視化技術(shù),以直觀形象的圖譜形式展現(xiàn)高度抽象的科學(xué)研究的宏觀結(jié)構(gòu),揭示了科學(xué)熱點(diǎn)前沿間的關(guān)聯(lián)關(guān)系與發(fā)展進(jìn)程。
新發(fā)布的《科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜2021》以科睿唯安公司的基本科學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)(ESI)為信息源,提取了2012年至2017年10223個(gè)研究前沿中包含的高被引論文,通過(guò)再次的同被引聚類分析,得到了1169 個(gè)研究領(lǐng)域,形成了全球視野的科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜,可視化地展現(xiàn)2012年至2017 年的科學(xué)研究宏觀結(jié)構(gòu)及其內(nèi)在關(guān)系,揭示了國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。
在此基礎(chǔ)上,通過(guò)2008年至2013 年、2010年至2015 和2012年至2017 年三個(gè)時(shí)期科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜的演化變遷軌跡,分析了各個(gè)學(xué)科研究領(lǐng)域的演變情況。
中科院科技戰(zhàn)略咨詢研究院副院長(zhǎng)張鳳表示,新發(fā)布的科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜,在研究方法上做了改進(jìn),使用深度學(xué)習(xí)算法改進(jìn)原有的網(wǎng)絡(luò)聚類及可視化算法,支持更大量的數(shù)據(jù)分析。從結(jié)果看,聚類更加均勻、準(zhǔn)確,揭示的科學(xué)結(jié)構(gòu)更為細(xì)致,并在可視化細(xì)節(jié)揭示上也有較大改進(jìn)。
全球熱點(diǎn)研究前沿是人類可持續(xù)發(fā)展
《科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜2021》顯示,科學(xué)研究結(jié)構(gòu)的布局總體穩(wěn)定?？茖W(xué)研究領(lǐng)域數(shù)量持續(xù)擴(kuò)大,科學(xué)研究前沿不斷延伸,新興研究領(lǐng)域不斷涌現(xiàn),學(xué)科交叉融合的現(xiàn)象越來(lái)越明顯。全球熱點(diǎn)研究前沿的焦點(diǎn)是人類可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題,與能源、環(huán)境、人類健康、資源利用等可持續(xù)發(fā)展相關(guān),新出現(xiàn)的“先進(jìn)能源”“環(huán)境治理”“納米生命科學(xué)”“海洋資源”以及與能源、環(huán)境、生命健康等息息相關(guān)的新材料、新器件等熱點(diǎn)研究前沿,正成為科技創(chuàng)新發(fā)展的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。
同時(shí),“目標(biāo)導(dǎo)向的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研發(fā)結(jié)合更加緊密,應(yīng)用性牽引趨勢(shì)明顯,傳統(tǒng)意義上的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究的邊界日趨模糊?！蓖跣∶分赋?。
科學(xué)研究與工程結(jié)合逐漸向應(yīng)用轉(zhuǎn)化的研究問(wèn)題越來(lái)越廣,諸如從催化到氫能、頁(yè)巖氣、熱能等新能源的研究,環(huán)境與健康結(jié)合形成 “環(huán)境治理”群組,柔性材料到可穿戴設(shè)備,3D、4D 打印技術(shù)、智能電網(wǎng)、智慧城市的快速發(fā)展,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究更多地與臨床研究結(jié)合解決人類健康問(wèn)題等。
“從近兩期科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜來(lái)看,持續(xù)高密度論文區(qū)域的研究熱點(diǎn)主要包括‘量子物理’‘機(jī)器學(xué)習(xí)’‘無(wú)線通信’‘粒子物理’‘有機(jī)合成方法’‘系統(tǒng)與控制’‘冠心病’‘表觀遺傳調(diào)控’‘植物基因調(diào)控’等?！蓖跣∶氛f(shuō),本期密度增高的熱點(diǎn)研究中,高密度熱點(diǎn)研究集中在“腸道微生物”“二維材料”“超材料”“環(huán)境治理”“腦結(jié)構(gòu)與功能”“腫瘤免疫治療”“衛(wèi)生保健”“天文學(xué)”等。
研究結(jié)果顯示,學(xué)科交叉研究領(lǐng)域主要集中在納米科技及環(huán)境與生態(tài)以及與智能決策和智能控制相關(guān)的研究。天文學(xué)與物理學(xué)研究大類中的學(xué)科交叉研究領(lǐng)域最少。
核心論文份額 中國(guó)穩(wěn)居世界第二
科學(xué)結(jié)構(gòu)圖譜從國(guó)家科學(xué)研究的結(jié)構(gòu)上反映了中國(guó)及世界主要國(guó)家在不同研究領(lǐng)域的活躍程度及其變化趨勢(shì)。
研究結(jié)果顯示,中國(guó)在世界熱點(diǎn)研究領(lǐng)域中的科研發(fā)展迅猛。中國(guó)的核心論文份額穩(wěn)居世界第二位,較上一期增長(zhǎng) 2.6 個(gè)百分點(diǎn),增幅 23%。中國(guó)的核心論文份額接近世界排名第三的英國(guó)的 2 倍。中國(guó)科研優(yōu)勢(shì)研究領(lǐng)域逐步穩(wěn)固,與美國(guó)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域存在明顯的互補(bǔ)性。中國(guó)的研究領(lǐng)域覆蓋率從世界排名第五位上升到第四位,且覆蓋率呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì),中國(guó)優(yōu)勢(shì)研究領(lǐng)域主要涵蓋納米科技、計(jì)算機(jī)與工程、環(huán)境治理等,中國(guó)在“醫(yī)學(xué)”“社會(huì)科學(xué)”“經(jīng)濟(jì)與商業(yè)”“生物科學(xué)”四個(gè)大類中所占份額相對(duì)較少。
在學(xué)科交叉研究領(lǐng)域中,美國(guó)和中國(guó)是表現(xiàn)最好的兩個(gè)國(guó)家,中國(guó)在與人工智能相關(guān)的工程技術(shù)領(lǐng)域、環(huán)境治理以及納米科技相關(guān)學(xué)科交叉研究中覆蓋面廣、覆蓋強(qiáng)度高。而美國(guó)在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)與環(huán)境生態(tài)學(xué)相關(guān)學(xué)科交叉研究中占據(jù)主導(dǎo)地位。
同時(shí),研究也發(fā)現(xiàn),美國(guó)在對(duì)技術(shù)創(chuàng)新有影響的研究領(lǐng)域中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),其中美國(guó)占主導(dǎo)的研究領(lǐng)域依舊主要集中在“生命科學(xué)”與“醫(yī)學(xué)”。中國(guó)在對(duì)技術(shù)創(chuàng)新有影響的研究領(lǐng)域中表現(xiàn)最好的研究大類是“儲(chǔ)能材料與器件”“納米催化”和“無(wú)線通信與人工智能”。
王小梅指出,值得注意的是,對(duì)技術(shù)創(chuàng)新有影響的研究領(lǐng)域中,中國(guó)表現(xiàn)突出的研究領(lǐng)域,美國(guó)核心論文份額依舊能占很大的比例,比如“無(wú)線通信與人工智能”方向內(nèi)的研究領(lǐng)域,而美國(guó)占優(yōu)勢(shì)的醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域中,中國(guó)鮮有論文被專利引用。
在政府資助產(chǎn)出的核心論文數(shù)量及分布方面,研究人員發(fā)現(xiàn),2012年至2017年期間,與其他國(guó)家相比,中國(guó)政府資助論文占發(fā)表核心論文的比例最高,達(dá)到81.4%。“這與中國(guó)科研的進(jìn)步、政府科研經(jīng)費(fèi)高投入有密不可分的關(guān)系?！蓖跣∶氛f(shuō)。
不過(guò),數(shù)據(jù)也顯示,中國(guó)政府資助產(chǎn)出的核心論文在各領(lǐng)域不均衡,主要集中在“納米科技”“無(wú)線通信與人工智能”“系統(tǒng)控制”等方向,其他方向資助發(fā)文量較少,尤其是“醫(yī)學(xué)”和“社會(huì)科學(xué)”方面較弱。
