Nature Index對(duì)科技創(chuàng)新評(píng)價(jià)的意義與思考

■林 琳 何書(shū)金 朱曉華 王 岱

1）《地理研究》編輯部，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京市朝陽(yáng)區(qū)大屯路甲11號(hào) 100101

2）《地理學(xué)報(bào)》編輯部，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京市朝陽(yáng)區(qū)大屯路甲11號(hào) 100101

《自然》出版集團(tuán)（NPG）于2014年底隆重推出的“自然指數(shù)”（Nature index，NI）［1，2］這一指標(biāo)，對(duì)先前只統(tǒng)計(jì)NPG旗下系列刊物的“自然發(fā)表指數(shù)”（Nature publishing index，NPI）［3］進(jìn)行改進(jìn)，將統(tǒng)計(jì)對(duì)象擴(kuò)大到全球所有代表性科技期刊，力圖在文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)上定位于全球優(yōu)質(zhì)研究綜合指標(biāo)（A global indicator of high-quality research）。NI一經(jīng)推出便引起國(guó)內(nèi)媒體與學(xué)者的廣泛關(guān)注［4－7］，但內(nèi)容多以報(bào)道為主，未對(duì)NI進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)分析和局限性探討。本文基于NI的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從全球主要國(guó)家/地區(qū)和科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)在科研創(chuàng)新產(chǎn)出方面所表現(xiàn)的創(chuàng)新趨勢(shì)、創(chuàng)新能力、優(yōu)勢(shì)學(xué)科和合作潛力等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并探討NI局限性。

1 “自然指數(shù)”依據(jù)期刊的遴選流程

“自然指數(shù)”（NI）以在專家推薦基礎(chǔ)上遴選出的68種國(guó)際性科技期刊為統(tǒng)計(jì)依據(jù)，而發(fā)表在這68種期刊之外的其它期刊論文皆不在“自然指數(shù)”統(tǒng)計(jì)范疇。之所以選擇這68種期刊（表1），是因?yàn)椤蹲匀弧芳瘓F(tuán)基于科技界的推薦，將其視作科技界各學(xué)科頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊。甚至有人認(rèn)為，沒(méi)有在這些科技期刊經(jīng)常發(fā)表文章，就意味著遠(yuǎn)離學(xué)科前沿，并且對(duì)其所在科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)的學(xué)術(shù)影響力（“自然指數(shù)”）也就沒(méi)有貢獻(xiàn)。

《自然》出版集團(tuán)（NPG）為保證“自然指數(shù)”（NI）對(duì)高水平科技成果的代表性，摒棄了傳統(tǒng)上所有的定量文獻(xiàn)計(jì)量指標(biāo)，改由獨(dú)立專家組負(fù)責(zé)遴選期刊。大致流程（圖1）為：（1）專家組長(zhǎng)任命：由Nature主編任命兩位專家組組長(zhǎng)，具體負(fù)責(zé)期刊遴選；（2）專家成員遴選：應(yīng)專家組組長(zhǎng)要求，《自然》編輯們按照卓有建樹(shù)、自然科學(xué)主要學(xué)科、代表世界所有活躍地區(qū)、兼顧性別平衡等標(biāo)準(zhǔn)提供了一份專家組成員的初選名單，由組長(zhǎng)審定后，形成68人組成的獨(dú)立專家組；（3）期刊量化評(píng)分：NPG要求每一位專家組成員不考慮諸如影響因子之類的量化指標(biāo)，依賴自身學(xué)術(shù)判斷力，列出最可能發(fā)表出最優(yōu)成果的科技期刊，數(shù)量不超過(guò)10個(gè)，并按優(yōu)先度排序，排在第一位的期刊賦予10分，第二位9分，依此類推，記錄期刊的總得分和推薦的專家數(shù)，組長(zhǎng)以此為依據(jù)綜合評(píng)價(jià)每種期刊的聲望，得到期刊的初選結(jié)果；（4）遴選期刊驗(yàn)證：NPG通過(guò)郵件向全球100000名科學(xué)家發(fā)送網(wǎng)上問(wèn)卷，驗(yàn)證專家組初選結(jié)果，收回了超過(guò)2800份有效問(wèn)卷，對(duì)于最有名望的期刊，問(wèn)卷結(jié)果和專家組初選結(jié)果高度一致；（5）期刊最終確立：專家組組長(zhǎng)結(jié)合調(diào)查結(jié)果形成最終四大類學(xué)科68種期刊。

圖1 期刊遴選流程圖

其中，每種期刊中只有最終發(fā)表的研究論文才會(huì)被NI收錄統(tǒng)計(jì)。雖然這68種期刊還不到《期刊引證報(bào)告（Journal Citation Reports，JCR）》所收錄期刊數(shù)的1%，但是貢獻(xiàn)了接近30%的被引用次數(shù)。

2 “自然指數(shù)”計(jì)數(shù)方式

NI提出三種計(jì)數(shù)方式，即文章計(jì)量（Article count，AC）、分?jǐn)?shù)式計(jì)量（Fractional count，F(xiàn)C）和加權(quán)分?jǐn)?shù)式計(jì)量（Weighted fractional count，WFC），分別簡(jiǎn)介如下。（1）文章計(jì)量（AC）：統(tǒng)計(jì)其68種依據(jù)期刊所收錄文章的作者所屬科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)和國(guó)家/地區(qū)的出現(xiàn)頻次總數(shù)。多個(gè)作者屬于同一機(jī)構(gòu)或國(guó)家僅統(tǒng)計(jì)一次；（2）分?jǐn)?shù)式計(jì)量（FC）：以每位作者同等貢獻(xiàn)為前提，將每篇論文整體標(biāo)記為1個(gè)計(jì)量單位，按作者所屬科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)和國(guó)家/地區(qū)的百分比計(jì)數(shù)；（3）加權(quán)分?jǐn)?shù)式計(jì)量（WFC）：鑒于天文學(xué)和天體物理學(xué)等學(xué)科論文數(shù)量（基數(shù)）較大，對(duì)其期刊權(quán)重進(jìn)行下調(diào)的分?jǐn)?shù)式計(jì)量（FC）計(jì)數(shù)。

表1 自然指數(shù)68種依據(jù)期刊列表［1］

NI所統(tǒng)計(jì)論文以12個(gè)月為統(tǒng)計(jì)時(shí)長(zhǎng)，每月定期更新?？傮w而言，可以按照科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)和國(guó)家/地區(qū)等兩大類查詢/輸出方法來(lái)篩選NI計(jì)量數(shù)據(jù)（圖2a和2c），并可進(jìn)一步按照學(xué)科和計(jì)量方式進(jìn)行NI數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（圖2b和2d）。

圖2 自然指數(shù)查詢方法

3 “自然指數(shù)”評(píng)價(jià)分析

“自然指數(shù)”以全新視角洞察國(guó)家/地區(qū)及科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)論文發(fā)表所體現(xiàn)的創(chuàng)新趨勢(shì)、創(chuàng)新能力、優(yōu)勢(shì)學(xué)科和合作潛力等，具體分析如下。

3.1 科研創(chuàng)新產(chǎn)出趨勢(shì)對(duì)比

通過(guò)對(duì)比分析不同國(guó)家/地區(qū)或科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)同期WFC變化率，以一種獨(dú)特視角在一定程度上反映其短期內(nèi)科研創(chuàng)新產(chǎn)出趨勢(shì)，而中長(zhǎng)期的WFC變化率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更能有效反映某個(gè)國(guó)家/地區(qū)或研究機(jī)構(gòu)（大學(xué)）的科研創(chuàng)新產(chǎn)出趨勢(shì)。

Combining the mathematical model defined by Eqs.(1)–(3),the transfer function of the hydraulic section is

以2013WFC排名前15國(guó)家/地區(qū)的2012－2013年同期WFC變化率為例，中國(guó)大陸和印度從2012年到2013年科研創(chuàng)新產(chǎn)出呈快速上升趨勢(shì)，增幅高達(dá)15%，遠(yuǎn)高于2013WFC排名前十之內(nèi)的科研創(chuàng)新產(chǎn)出呈緩慢下降趨勢(shì)的歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，臺(tái)灣地區(qū)下降趨勢(shì)最為明顯（表2）。

表2 各國(guó)家/地區(qū)2012－2013科研創(chuàng)新產(chǎn)出趨勢(shì)表（統(tǒng)計(jì)2013WFC排名前15國(guó)家/地區(qū)）

根據(jù)2013WFC排名前15科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)的2012－2013年同期WFC變化率（表3），牛津大學(xué)和密歇根大學(xué)科研創(chuàng)新產(chǎn)出增速最快，增幅超過(guò)13%，但科研論文總量不高。中國(guó)科學(xué)院、德國(guó)馬普學(xué)會(huì)和亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)等大型研究機(jī)構(gòu)的科研創(chuàng)新產(chǎn)出趨勢(shì)中速上升，增幅約為7%～8%，遠(yuǎn)高于排名前十的其他研究機(jī)構(gòu)。哈佛大學(xué)、劍橋大學(xué)和東京大學(xué)科研創(chuàng)新產(chǎn)出呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，降幅約3.5%～5.8%。

表3 科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)2012－2013科研創(chuàng)新產(chǎn)出趨勢(shì)表（統(tǒng)計(jì)2013WFC前15名科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)）

3.2 科研創(chuàng)新產(chǎn)出能力對(duì)比

按照各國(guó)家/地區(qū)2013年加權(quán)分?jǐn)?shù)式計(jì)量（WFC），美國(guó)、中國(guó)和德國(guó)是高質(zhì)量科研論文的全球領(lǐng)先國(guó)家，二者占比超過(guò)50%，但排名第一的美國(guó)科研創(chuàng)新產(chǎn)出能力遠(yuǎn)高于中國(guó)和德國(guó)。中國(guó)是亞洲地區(qū)排名最高的國(guó)家，日本次之（圖3）。

根據(jù)各科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)2013年加權(quán)分?jǐn)?shù)式計(jì)量（WFC），中國(guó)科學(xué)院、哈佛大學(xué)、德國(guó)馬普學(xué)會(huì)和法國(guó)科研中心高質(zhì)量科研論文排名分列前四位（圖4）。其中，中國(guó)科學(xué)院高質(zhì)量科研論文數(shù)量超過(guò)1200篇，高于緊隨其后的三家科研機(jī)構(gòu)（720－850篇）（表3）。從科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)所屬國(guó)家/地區(qū)來(lái)看（圖4），美國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)的高排名科研機(jī)構(gòu)數(shù)量最多。

圖3 全球排名前15國(guó)家/地區(qū)WFC統(tǒng)計(jì)分析圖前三位分別是美國(guó)、中國(guó)和德國(guó)（數(shù)據(jù)見(jiàn)表2）

圖4 全球排名前15研究機(jī)構(gòu)/大學(xué)WFC統(tǒng)計(jì)分析圖前三位分別是中國(guó)科學(xué)院、哈佛大學(xué)和德國(guó)馬普學(xué)會(huì)（數(shù)據(jù)見(jiàn)表3）

3.3 優(yōu)勢(shì)學(xué)科對(duì)比

通過(guò)分析2013WFC排名前6的國(guó)家/地區(qū)及其代表性科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)的四大學(xué)科科研論文權(quán)重（圖5和6），可以了解其各自優(yōu)劣勢(shì)、學(xué)科發(fā)展相對(duì)均衡程度，知己知彼，考慮針對(duì)性與他國(guó)/科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

根據(jù)2013WFC排名前6的國(guó)家/地區(qū)各學(xué)科科研論文統(tǒng)計(jì)（圖5）：（1）法國(guó)、美國(guó)和英國(guó)的傳統(tǒng)科研強(qiáng)項(xiàng)為地球科學(xué)，高于全球平均水平；（2）美國(guó)和英國(guó)的生命科學(xué)研究水平遠(yuǎn)高于全球平均水平；（3）中國(guó)、日本和德國(guó)在化學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)先全球，其中，中國(guó)近55%科研產(chǎn)出來(lái)自該領(lǐng)域；（4）法國(guó)、德國(guó)和日本在物理學(xué)領(lǐng)域的科研產(chǎn)出占比超過(guò)31%，超過(guò)全球平均水平。與全球整體科研水平相比，德國(guó)、法國(guó)和日本各學(xué)科科研論文權(quán)重與全球水平相似，各學(xué)科發(fā)展水平較為均衡；美國(guó)和英國(guó)生命科學(xué)和地球科學(xué)占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)，學(xué)科發(fā)展水平較不均衡；中國(guó)化學(xué)學(xué)科科研論文權(quán)重遠(yuǎn)高于全球平均水平，生命科學(xué)低于全球平均數(shù)量，學(xué)科發(fā)展水平不均衡。

圖5 2013W FC排名前6的國(guó)家學(xué)科創(chuàng)新水平對(duì)比圖（數(shù)據(jù)來(lái)源于文獻(xiàn)［8］）

根據(jù)2013WFC排名前6的國(guó)家代表性科研機(jī)構(gòu)各學(xué)科科研論文統(tǒng)計(jì)（圖6）：（1）哈佛大學(xué)在生命科學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)非常明顯優(yōu)勢(shì)，占比近70%；（2）中國(guó)科學(xué)院在化學(xué)領(lǐng)域科研論文占比近55%，生命科學(xué)和地球科學(xué)領(lǐng)域低于全球平均水平；（3）馬普學(xué)會(huì)、東京大學(xué)、劍橋大學(xué)和法國(guó)科研中心在物理學(xué)領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯，占比約40%。

3.4 國(guó)際合作程度對(duì)比

通過(guò)對(duì)比分析文章計(jì)量（AC）和分?jǐn)?shù)式計(jì)量（FC），可以了解一個(gè)國(guó)家或研究機(jī)構(gòu)的科研合作方式，即AC遠(yuǎn)大于FC時(shí)，以外部合作為主，反之則以內(nèi)部合作為主。以東亞－東南亞部分國(guó)家/地區(qū)為例，泰國(guó)每篇科研論文的國(guó)外合作者超過(guò)3，高于全球平均值2.2，國(guó)際合作程度最高（圖7），從一個(gè)側(cè)面反映其獨(dú)立創(chuàng)新能力不足。除泰國(guó)以外的其他國(guó)家/地區(qū)每篇科研論文的國(guó)外合作者介于1.25－1.75之間，低于全球平均值，國(guó)際合作程度較低，說(shuō)明這些國(guó)家/地區(qū)的獨(dú)立創(chuàng)新能力較強(qiáng)。

圖6 2013WFC排名前6的國(guó)家代表性科研機(jī)構(gòu)學(xué)科創(chuàng)新水平對(duì)比圖（數(shù)據(jù)來(lái)源于文獻(xiàn)［9］）

圖7 東亞－東南亞部分國(guó)家/地區(qū)合作程度對(duì)比圖（橫坐標(biāo)反映該國(guó)每篇科研論文的國(guó)外合作者數(shù)量，修改自文獻(xiàn)［10］）

4 對(duì)“自然指數(shù)”的探討

“自然指數(shù)”具有不僅在論文發(fā)表的統(tǒng)計(jì)加權(quán)方法上存在問(wèn)題，而且在學(xué)科發(fā)展方向選取、《自然》子刊比重和大型研究機(jī)構(gòu)比重等方面存在局限性，具體探討如下。

（1）對(duì)少作者論文貢獻(xiàn)估計(jì)偏低，夸大多機(jī)構(gòu)多國(guó)家貢獻(xiàn)權(quán)重

由于多個(gè)作者屬于同一機(jī)構(gòu)或國(guó)家僅統(tǒng)計(jì)一次，導(dǎo)致對(duì)單機(jī)構(gòu)多作者論文AC值的過(guò)低估計(jì)，而多機(jī)構(gòu)多國(guó)家合作論文的統(tǒng)計(jì)文章計(jì)量AC值明顯偏高。以每位作者為同等貢獻(xiàn)，忽視了第一和通訊作者對(duì)論文的突出貢獻(xiàn)，導(dǎo)致對(duì)第一和通訊作者所在機(jī)構(gòu)和或國(guó)家分?jǐn)?shù)式計(jì)量FC值的過(guò)低估計(jì)，而對(duì)合作者機(jī)構(gòu)和國(guó)家的FC值偏高。各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域研究隊(duì)伍大小不同，有關(guān)科技期刊數(shù)量存在顯著差別，需要按照學(xué)科門類分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)加權(quán)，只對(duì)天文學(xué)和天體物理學(xué)等學(xué)科論文對(duì)期刊權(quán)重進(jìn)行調(diào)整所得到的加權(quán)分?jǐn)?shù)式計(jì)量WFC值是不平衡的。

（2）主要考慮大學(xué)科發(fā)展方向，重點(diǎn)考慮基礎(chǔ)研究創(chuàng)新成果

在NI分類體系中，以地球科學(xué)為例，只有12種期刊入選。除了 Nature、Science、PNAS和 Nature Communication這四種綜合類期刊外，EPSL、Geology、JGR和Nature Geoscience都是地學(xué)期刊的翹楚，大致代表著地球物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)和綜合地學(xué)等方向，其影響和聲望都無(wú)可挑剔。美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)出版的JGR共有6輯，有3輯入選（表 1），而 Geochimica et Cosmochimica Acta、Journal of Climate、Earth Surface和Space Physics則與NI指數(shù)失之交臂。另外，Nature Climate Change落選，亦稍顯意外。

（3）《自然》子刊所占比例大，有自我吹捧之嫌

《自然》以報(bào)道科學(xué)世界中的重大發(fā)現(xiàn)、重要突破為使命，要求科研成果在思維上新穎、具有新聞效應(yīng)、引起同行注意，在本領(lǐng)域之外亦具有廣泛意義。無(wú)論是報(bào)道一項(xiàng)突出的發(fā)現(xiàn)，還是某一重要問(wèn)題的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的第一手報(bào)告，均希望使其他領(lǐng)域的科學(xué)家感興趣。鑒于NI指數(shù)的遴選流程與標(biāo)準(zhǔn)，NPG基本囊括《自然》子刊，體現(xiàn)其充分自信，但亦有自我吹捧之嫌。

（4）大型研究機(jī)構(gòu)占有一定優(yōu)勢(shì)

NI指數(shù)主要是統(tǒng)計(jì)文章計(jì)量、分?jǐn)?shù)式計(jì)量和加權(quán)分?jǐn)?shù)式計(jì)量，這對(duì)于研究人員數(shù)量多的大型研究機(jī)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢(shì)。若結(jié)合國(guó)家或科研機(jī)構(gòu)的研究人員數(shù)量、國(guó)家研發(fā)投入等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析［10］，則能進(jìn)一步反映其科研創(chuàng)新產(chǎn)出程度。

5 結(jié)論

“自然指數(shù)”不以傳統(tǒng)的期刊影響因子為指標(biāo)，以文章計(jì)量、分?jǐn)?shù)式計(jì)量和加權(quán)分?jǐn)?shù)式計(jì)量等三種方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)上從全新視角洞察國(guó)家/地區(qū)及科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)創(chuàng)新趨勢(shì)、創(chuàng)新能力、優(yōu)勢(shì)學(xué)科和合作潛力，已成為衡量國(guó)家/地區(qū)與科研單位（大學(xué)）科研水平的新穎指標(biāo)。

“自然指數(shù)”選取的68種期刊僅考慮大學(xué)科發(fā)展方向，并且具有《自然》子刊所占比重大、大型研究機(jī)構(gòu)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中占優(yōu)勢(shì)、缺乏論文評(píng)價(jià)和學(xué)者貢獻(xiàn)程度等局限性。且“自然指數(shù)”統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)源有限，統(tǒng)計(jì)加權(quán)方法有待改進(jìn)，因此僅能在一定程度上反映科技創(chuàng)新指標(biāo)，雖具有一定參考價(jià)值，但并不能完全依此判定某個(gè)國(guó)家/地區(qū)或科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)科技水平的優(yōu)劣。無(wú)論如何，“自然指數(shù)”在傳統(tǒng)的定量文獻(xiàn)計(jì)量方法之外，為科技界衡量國(guó)家/地區(qū)與科研機(jī)構(gòu)/大學(xué)之間的論文發(fā)表所體現(xiàn)的科研水平和創(chuàng)新力提供了一個(gè)新的視角，值得探討。

致謝 鄭永飛院士對(duì)文章提出寶貴建議及建設(shè)性修改意見(jiàn)，任勝利編審給予有益指導(dǎo)，謹(jǐn)致謝忱。

［1］自然出版集團(tuán).2014自然指數(shù)揭示中國(guó)十大科研領(lǐng)先城市［EB/OL］. ［2014/12/18］.http：//news.sciencenet.cn/htm lnews/2014/12/309561.shtm.

［2］Nature Index.Subjects/journal groups［EB/OL］.［2014-12-18］.http：//www.natureindex.com/faq.

［3］Nature.Nature Index tables［J］.Nature，2014，（515）：S98－S108（13 November 2014）

［4］劉偉.自然發(fā)表指數(shù)（Nature publishing Index）：中國(guó)科學(xué)院亞洲 排 名 第 一 ［EB/OL］.［2013-01-16］.http：//blog.sciencenet.cn/forum.php/blog－858740－653764.htm l.

［5］嵇少丞.哪68家科學(xué)期刊發(fā)表的論文用于計(jì)算“自然指數(shù)”？［EB/OL］.［2014-11-25］.http：//blog.sciencenet.cn/blog-51597-846037.htm l.

［6］唐自華.優(yōu)質(zhì)研究綜合指標(biāo)：Nature Index［EB/OL］.［2014-11-15］.http：//blog.sciencenet.cn/blog-98680－843559.htm l.

［7］魏博.自然指數(shù)：中國(guó)是亞太地區(qū)科研產(chǎn)出增長(zhǎng)率最高的國(guó)家 ［EB/OL］.［2014-11-14］.http：//news.china.com.cn/2014-11/14/content＿34045792.htm.

［8］Nature Index.Country outputs（1 October 2013-30 September 2014）［EB/OL］.［2014-12-18］.http：//www.natureindex.com/country-outputs.

［9］Nature Index.Institution outputs（1 October 2013 －30 September 2014）［EB/OL］.［2014-12-18］.http：//www.natureindex.com/institution-output.

［10］Nature.East＆Southeast Asia［J］.Nature，2014，（515）：S73-S75.（13 November 2014）