基于Web of Science的國際極地機器人文獻調研與分析

張幸 華薇娜

（南京信息管理學院，江蘇南京210046）

基于Web of Science的國際極地機器人文獻調研與分析

張幸 華薇娜*

（南京信息管理學院，江蘇南京210046）

利用Web of Science數(shù)據(jù)庫，對國際極地機器人相關文獻進行收集，并將收集到的文獻按照各年文獻量、文獻類型、研究機構、研究地域分布等方面進行文獻計量分析，同時介紹一些被引次數(shù)較高的高影響力文獻。通過分析得到結論：極地機器人研究已經(jīng)得到科學家學者的關注；美國研究機構是國際極地機器人研究的主要機構；南極是機器人應用與進行科學探測活動的重要領域。

極地機器人；Web of Science；文獻計量學；南極；北極

極地環(huán)境的惡劣讓科學家與學者對南北極的深入探索與研究變得十分困難，為了應對這樣的困境，高科技設備的研發(fā)與應用應運而生，而極地機器人因其自主性操作與應對極端環(huán)境的高能力而受到科學家的關注。因此，有關利用機器人對極地地區(qū)進行探測的研究也越來越多。

Web of Science（簡稱WoS）是美國湯姆森科技信息集團基于Web開發(fā)的產(chǎn)品，是大型綜合性、多學科、核心期刊引文數(shù)據(jù)庫。本文選取WoS數(shù)據(jù)庫下5個子數(shù)據(jù)庫SCIE（Science Citation Index Expanded，科學引文索引擴展版——1900年至今）、SSCI（社會科學引文索引——1900年至今）、A＆HCI（人文藝術科學引文索引——1975至今）CPCI－S（社會科學會議錄論文引文索引——1900年至今）、和CPCI－SSH（人文及社會科學會議錄論文引文索引——1900年至今），數(shù)據(jù)截止到2013年。使用South pol*、Antarcti*、Arctic*、North pol*等南北極名稱以及周邊海洋和島嶼King george、Bellinsgauzen Sea、Greenland、Beaufort sea等和機器人robot*相結合，同時采用具體被命名機器人，如Autosub*系列水下機器人、seagliders機器人等進行主題檢索，排除主題詞AERONET（（AErosol RObotic NETwork，全球氣溶膠探測網(wǎng)）以及不相關文獻的影響，共檢索得到192篇文獻，其中會議論文的數(shù)量接近總文獻量的2／3。這192篇文獻涉及多個研究角度，包括對極地機器人本身的研發(fā)以及利用極地機器人收集的數(shù)據(jù)對極地天文、地理、海洋等領域進行探測的研究。

本文將以這192篇文獻為樣本文獻，利用文獻計量學的基本方法，從各年文獻量、文獻類型、研究機構、研究地域分布等進行統(tǒng)計分析，以期多方位地反映國際極地機器人的研究成果。

極地機器人是服務機器人的一種，根據(jù)國際機器人聯(lián)合會（International Federation of Robotics）的定義，服務機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，它能幫助人類完成除生產(chǎn)制造加工過程之外的設備。因此本文認為應用于極地科考探測的自主化設備均屬于極地機器人的范疇［1］。

1 各年文獻量統(tǒng)計與分析

文獻量的年代變化是衡量科研成果的重要尺度之一，可以從中看出當前研究主題的科研產(chǎn)出情況和變化發(fā)展趨勢。將極地機器人研究相關192篇文獻按照出版年匯總，見圖1。極地機器人相關的192篇文獻中最早發(fā)表于1992年，最晚為2013年（由于2014年數(shù)據(jù)不完整，2014年的數(shù)據(jù)暫不列入分析）。

圖1 年代文獻量趨勢圖（單位：篇）（1993年、1996年、1997年文獻量空缺）

從圖1中可以看出，在1992－2013年的22年中，關于極地機器人研究的相關文獻量總體上呈現(xiàn)增長趨勢。2000年以后，文獻量增長速度加快，2008年達到歷史最高峰35篇，但在2008年之后存在比較明顯的波動。

國際越來越關注極地機器人的研究，主要有兩方面的原因：一是極地環(huán)境惡劣，在極地高危險區(qū)域下的地面科學觀測缺乏成熟的技術手段，而極地資源的開發(fā)利用對政治經(jīng)濟又有一定的戰(zhàn)略意義；另一方面機器人本身作為一種高技術裝備，在一定程度上可代替科學家的作用，實現(xiàn)漫游、觀測、采樣、分析等功能，有利于極地科學考察［2］。

將極地機器人研究的相關文獻量按年度進行歸類，其結果如表1所示。

表1 年代文獻量統(tǒng)計表

通過國際1992－2013年各年極地機器人文獻量的統(tǒng)計，可以將其分為萌芽期、發(fā)展期、波動期。

1.1 萌芽期（1992－1999年）

由表1可見，1999年之前，各年文獻量都不超過5篇，甚至有些年份出現(xiàn)空缺，這個階段可以看作是極地機器人研究的萌芽時期。第一篇關于極地機器人研究的文獻出現(xiàn)在1992年，由于發(fā)表時間較早，文獻作者的所在國家和機構已不可考。這篇最早的極地機器人文獻由SELTZER，R撰寫并發(fā)表在CHEMICAL＆ENGINEERING NEWS上的“Robot to probe inside Antarctic Volcano［3］”（機器人南極火山探險）注釋類的文章，這篇文獻介紹了由美國航天局機器人研制小組推出的新型八腳蛛形機器人“但丁”號，將在下周開赴南極縱深埃里伯斯火山實地考察，以此探明火山內部地質構造，同時檢驗機器人先進探測裝置性能在極端溫差環(huán)境下的工作狀況，以期開拓星際探索的新篇章，同時鼓勵科學研究者將更多的高科技投入到極地的探索中。

1.2 發(fā)展期（2000－2008年）

由表1可見，進入21世紀之后，關于極地機器人主題的研究文獻呈現(xiàn)明顯的增長趨勢，2004年突破10篇，2007－2009年由于進入國際極地年，2008年更是達到了歷史最高35篇。整個增長狀態(tài)并不是連續(xù)穩(wěn)定的，年度文獻量有輕微的上下波動，但增長幅度大于下降幅度，而且整個階段沒有出現(xiàn)年份空缺，也說明在新世紀國際對極地機器人的研究也逐漸重視起來。在這一時期，關于極地機器人主題的相關文獻共有117篇，其中美國發(fā)文44篇，占總發(fā)文量超過1／3，意大利29篇，英國18篇，其他各國的發(fā)文量均低于10篇，發(fā)文國家共計23個，參與研究國家已明顯增多，但中國在發(fā)展期內并沒有發(fā)表與極地機器人相關的文獻。這117篇文獻中被引最高的是由來自Univ Calif（美國加州大學）的Bishop，JKB、Davis，RE、Sherman，JT 3位作者在2002年合作完成并發(fā)表于Science（《科學》）上的“Robotic observations of dust storm enhancement of carbon biomass in the North Pacific［4］”（機器人觀測北太平洋生物有機碳量與沙塵暴的關系）講述了利用兩臺機器人在北太平洋觀測并記錄生物有機碳量來說明沙塵暴對海洋生物環(huán)境的影響，這篇文章被引頻次達到了166次之多，最近一次被引是在2014年2月，說明這篇文獻影響力非常大，一直倍受專家學者的關注。從研究角度來看，發(fā)展期發(fā)表的極地機器人相關文獻研究主題集中在機器人項目的開發(fā)、機器人應用于極地觀測天文收集數(shù)據(jù)為主，水下機器人研發(fā)用于探測深海海底也是這一時期的主題。

1.3 波動期（2009至今）

由圖1可以發(fā)現(xiàn)，2009年文獻量回落到20篇以下，并且出現(xiàn)了不小的文獻量波動，2011年文獻量減少到7篇，2012年又增加到16篇，而到了2013年僅有2篇關于極地機器人的文獻。在波動期關于極地機器人研究的相關文獻共有60篇，從這一時期的文獻總量上來說，相比發(fā)展期數(shù)量并沒有明顯減少，只是相對2008年35篇文獻量來說，文獻量突減很多。究其原因，筆者猜測可能是2007－2009年召開的第四次國際極地年制定了綜合發(fā)展極地科學研究的高新技術設備的目標，極地科學研究學者的關注點從機器人擴展到潛水艇、無人機、遙感、探測衛(wèi)星等其他高科技設備應用的研究，同時由于召開國際極地年會議，與極地機器人相關的會議論文在2008年也有所增加，造成了2008年文獻量最高峰的情況。在這一階段的60篇文獻中，美國發(fā)文24篇，澳大利亞發(fā)文13篇，英國發(fā)文11篇，中國發(fā)文10篇，其他國家發(fā)文量在10篇以下，這一時期涉及國家僅有12個，相比發(fā)展期減少了將近一半，說明極地機器人研究目前仍處在不穩(wěn)定的發(fā)展階段。然而波動期一個比較明顯的變化是中國在2009年首次發(fā)表關于極地機器人研究的相關文獻，由來自Nanjing Inst Astron Opt＆Technol（中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所）的Gong，X等學者合作完成的“DOME A SITE TESTING AND FUTURE PLANS［5］”會議論文，這篇文獻講述了早在2005年一個中國科考隊的隊員第一個達到南極高原的冰穹A，并預計在2006年該處會成為最適合觀測天文的選址，而后由于PLATO（天文選址自動觀測站，由機器人設備自主完成選址）贊助，中國小型望遠鏡系列CSTAR在冰穹A的運行效果較佳，并在此基礎上提出了未來關于探測極地天文的計劃。從被引頻次來看，這一階段比發(fā)展期略有下降，被引頻次在50次以上的僅有1篇，是由Rutgers State Univ（美國羅格斯大學）的Schofield，O等美國學者與British Antarctic Survey（英國南極調查局）的Meredith，MP合作完成并發(fā)表在SCIENCE（《科學》）上的“How Do Polar Marine Ecosystems Respond to Rapid Climate Change？”（極地海洋系統(tǒng)如何應對氣候的快速變化）。從研究領域來看，這一時期除延續(xù)發(fā)展期對極地天文與極地水下機器人探測的關注之外，還增加了對氣候對極地環(huán)境的影響探討與新型機器人的研發(fā)。

2 文獻類型分析

表2列出了國際極地機器人研究相關文獻所屬類型分布情況，不同類型的文獻可以反映學者對極地機器人研究的不同切入點。

表2 文獻類型分布表

2.1 會議錄文獻（Proceedings Paper）

會議錄文獻量達到122篇，占據(jù)總文獻量的63.54%。其中IEEE International Conference on Robotics and Automation（IEEE機器人和自動化國際會議）在極地機器人研究的22年間共發(fā)表相關文獻13篇，對國際極地機器人的研究投入了較大的科研力量。該國際會議至今已成功舉辦了30屆，其中2001年韓國會議發(fā)表5篇與極地機器人相關文獻，2005年西班牙巴塞羅那會議發(fā)表2篇相關文獻，1998年比利時魯汶會議、2006年美國佛羅里達州奧蘭多會議、2008年美國加利福尼亞會議、2009年日本神戶會議、2010年美國阿拉斯加州安克拉治會議以及2011年中國上海會議各發(fā)表了1篇相關文獻。在這13篇文獻中美國發(fā)文11篇，意大利1篇，中國1篇，其中引用次數(shù)最高的是2008年美國加利福尼亞會議上Georgia Inst Technol（美國佐治亞理工學院）的Howard，A M、Williams，S發(fā)表的“A single camera terrain slope estimation technique for natural arctic environments［6］”，到目前共被引用了5次，這篇文章描述了在北極科研環(huán)境的惡劣給人類和機器人探索帶來強大阻礙的同時，提出可以使用裝有一臺攝像機的機器人坐標系來估計地形坡度的方法，這種方法目前已經(jīng)被應用到模擬和真實還原北極地形圖像中。中國發(fā)表的惟一一篇會議論文是在2009年日本神戶會議上由Nankai Univ（中國南開大學）Yuan，J（苑晶）、Huang YL（黃亞樓）等學者發(fā)表的“Active Exploration Using Scheme of Autonomous Distribution for Landmarks［7］”，這篇文章系統(tǒng)的研究了缺乏陸標的地區(qū)（南北極）移動機器人動態(tài)自主分配陸標問題，并針對這一問題提出了獨創(chuàng)性的機器人陸標分配準則，該文提出的方法可應用于大規(guī)模環(huán)境，使機器人以主動的、智能的和自適應的方式完成對未知區(qū)域的探索，尤其是在當前極地探索處于尚不成熟的時期，為后續(xù)極地機器人探索提供了可借鑒之處。

IEEE／RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems（IEEE／RSJ智能機器人與系統(tǒng)國際會議）也有3篇關于極地機器人的會議論文，其中美國2篇，加拿大1篇。2002年瑞士洛桑會議上來自Carnegie Mellon Univ（美國卡內基梅隆大學）的Urmson，CP等學者發(fā)表了“Stereo vision based navigation for sun－synchronous exploration［8］”一文，介紹了使用太陽能供電的機器人構建導航系統(tǒng)并最終實現(xiàn)機器人操作。2008年法國尼斯會議上Woods Hole Oceanog Inst（美國伍茲霍爾海洋學研究所）完成“Deep Sea Underwater Robotic Exploration in the lee－Covered Arctic Ocean with AUVs”。2009年美國圣路易斯會議上Dartmouth Thayer Sch Engn（加拿大達特茅斯學院塞耶工程學院）的學者發(fā)表“Development of an Autonomous Robot for Ground Penetrating Surveys of Polar Ice”。

另外GROUND－BASED AND AIRBORNE TELESCOPES會議、ARENA CONFERENCE ON AN ASTRONOMICAL OBSERVATORY AT CONCORDIA會議、OCEAN會議以及IEEE／OES AUTONOMOUS UNDERWATER VEHICLES會議等也有較多涉及到極地機器人的文獻。

2.2 論文（Artical）

極地機器人研究相關論文文獻量達到74篇，占總文獻量的38.54%。表3列出了論文文獻的來源期刊分布情況。國際極地機器人研究領域有3篇文獻發(fā)表在高影響力的期刊SCINECE（《科學》，影響因子為31.027），其中來自Univ Calif（美國加州大學）的Bishop，JKB、Davis，RE、Sherman，JT 3位作者在2002年合作完成的“Robotic observations of dust storm enhancement of carbon biomass in the North Pacific”（機器人觀測北太平洋生物有機碳量與沙塵暴的關系）引用頻次高達166次；而另外一篇由British Antarctic Survey（英國南極調查局）、Marine Lab Aberdeen（蘇格蘭漁業(yè)部海洋研究所）、Open Univ（英國公開大學）以及Southampton O-ceanog Ctr（英國南安普頓國家海洋學中心）4所英國機構合作的“Antarctic krill under sea ice：Elevated abundance in a narrow band just south of ice edge［9］”（南極海冰下的磷蝦：海冰邊緣南面較窄區(qū)域內的資源豐度）引用次數(shù)達到了102次，這篇文章介紹了使用水下機器人Autosub－2進行海冰探測磷蝦的分布情況；“Robotic observations of enhanced carbon biomass and export at 55 degrees S during SOFeX”也不遜色，引用次數(shù)為64次。對于極地機器人的科學研究，這些高被引文獻都較有參考價值，值得專家學者深入研究。與機器人研究最相關的期刊JOURNAL OF FIELD ROBOTICS（影響因子為2.152）共刊載了極地機器人研究相關文獻5篇，涉及美國研發(fā)的惟一有能力進行南極長途運輸?shù)摹癥eti Polar Rover”機器人、由Woods Hole Oceanog Inst（美國伍茲霍爾海洋學研究所）等機構研制的兩臺最新的水下機器人“美洲豹Jaguar”和“美洲獅Puma”以及由Dartmouth Coll（美國達特莫斯學院）研制可進行冰河和大氣取樣研究工作的“Cool Robot”以及可遠程控制的冰川測量機器人等。

表3 來源期刊統(tǒng)計表

2.3 評論（Review）

關于國際極地機器人研究的評論共有3篇。2009年 CALTECH（美國加州理工學院）的Leu，MT和Keyser，LF就機器人飛船在南極臭氧洞被發(fā)現(xiàn)的基礎對地球大氣層進行遙感檢測相關研究發(fā)表了“Vapor－deposited water and nitric acid ices：Physical and chemical properties［10］”一文。2010年由Rutgers State Univ（美國羅格斯大學）的Schofield，O等美國學者與British Antarctic Survey（英國南極調查局）的Meredith，MP合作完成了評論式文獻“How Do Polar Marine Ecosystems Respond to Rapid Climate Change？［11］”（極地海洋系統(tǒng)如何應對氣候的快速變化），引用次數(shù)達到62次，該文探討了氣候變化將在哪些當面影響海洋生態(tài)系統(tǒng)，并提出希望借助機器人、衛(wèi)星、船舶等設備來收集可改善數(shù)值模型的數(shù)據(jù)，并以此來研究未來極地生態(tài)系統(tǒng)將會隨著氣候變化發(fā)生那些改變。2011年由Norwegian Polar Res Inst（挪威極地研究多）、Univ Bergen（挪威卑爾根大學）、Alfred Wegener Inst Polar＆Marine Res（德國阿爾弗雷德·魏格納極地與海洋中心）以及Faroes Marine Res Inst（丹麥法羅海洋研究所）等機構合作文獻“Closing the loop－Approaches to monitoring the state of the Arctic Mediterranean during the International Polar Year 2007－2008［12］”，該評論描述在2007－2009年國際極地年召開之后，北極新時代已經(jīng)越來越近的大背景下，深入分析了北極海冰迅速消融給北極探索監(jiān)測系統(tǒng)帶來的巨大挑戰(zhàn)，總結了目前跨學科應用的數(shù)據(jù)集及成果，并且付諸行動，使用“Sea gliders”機器人等高科技設備進行北極海底探測，最終認為北極海洋觀測系統(tǒng)的一個重要組成部分是通過機器人等設備從海洋內部實時獲取數(shù)據(jù)。

2.4 其他類型文獻

由表2可知，國際極地機器人研究相關文獻除會議錄文獻、論文以及評論這幾種較為常見的文獻類型外，還涉及了兩篇社論材料類文獻、一篇會議摘要、一篇新聞條目以及一篇注釋類型的文獻。

兩篇社論材料類文獻中，2008年發(fā)表的文獻是關于冰凍圈的科學探測“Guest editorial：Cryospheric science and engineering”一文，這篇文章是由Cold Reg Res＆Engn Lab（美國陸軍工程兵寒冷地區(qū)研究和工程實驗室）的Albert，MR和Univ Delaware（美國特拉華大學）的Geiger，CA合作完成，并刊載在COLD REGIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY期刊，主要涉及關鍵詞有極地科學、極地工程、冰凍圈工程、機器人、冰芯等；另外一篇是在2012年由美國的4所機構Univ Delaware（美國特拉華大學）、Univ San Luis Obispo（美國圣路易斯歐比斯普分校）、Polar Oceans Res Grp（美國極地海洋研究組織）以及Rutgers State Univ（美國羅格斯大學）共同完成并發(fā)表在OCEANOGRAPHY上的“Letting Penguins Lead：Dynamic Modeling of Penguin Locations Guides Autonomous Robotic Sampling［13］”，主要是關于機器人自主采樣進行動態(tài)建模確定企鵝棲息地。

會議摘要是在加拿大舉辦的Oceans 97 MTS／IEEE Conference（1997年海洋技術會議）上發(fā)表的“LONTalk as a standard protocol for underwater sensor platforms［14］”，該文簡明扼要的概括關于水下設施Autosub系列機器人在極地的應用情況。

WoS收錄并發(fā)表于2011年的新聞條目是“ROBOT DIVES TO EXPLORE ANTARCTIC ICE SHELF”（機器人潛水探索北極冰架），該文匿名發(fā)表在BULLETIN OF THE AMERICAN METEOROLOGICAL SOCIETY。

惟一的一篇注釋類型的文獻是極地機器人探索的第一步，發(fā)表于1992年，由SELTZER，R撰寫并發(fā)表在CHEMICAL＆ENGINEERING NEWS上的“Robot to probe inside AntarcticVolcano”（機器人南極火山探險）注釋類的文章，主要是關于機器人“但丁”號再南極火山的探險活動。

3 機構分析

3.1 主要機構分析

表4文量不低于5篇的16所作者機構，從中可以了解國際極地機器人研究水平較高的重要機構。這16所作者機構中，7所來自美國，3所來自英國，3所來自意大利，另外中國、澳大利亞、德國均有1所機構，可見美國在極地機器人研究領域的絕對優(yōu)勢。

表4 作者機構分布表（文獻量＞＝5）

表4 （續(xù)）

從發(fā)文量看，UNIV NEW S WALES（澳大利亞新南威爾士大學）是國際極地機器人研究的主要機構，發(fā)文量為21篇，文獻涉及的主要學科領域包括天文和天體物理學、儀器和儀表、光學、應用物理學等。位于新南威爾士大學之后的CARNEGIE MELLON UNIV（美國卡內基梅隆大學）和SOUTHAMPTON NATL OCEANOG CTR（英國南安普頓國家海洋學中心）也不甘示弱，發(fā)文量分別為12篇、10篇，占總文獻量的6.25%、5.73%，其中美國卡內基梅隆大學關于極地機器人的研究涉及的主要學科領域有自動化和控制系統(tǒng)、機器人學、計算機科學、航空航天工程學等，英國南安普頓國家海洋學中心涉及的主要學科領域則包括海洋工程學、電子電氣工程學、船舶工程學、機器人學等，這兩所研究機構更側重于極地機器人的設計與研發(fā)。文獻量分別位居第四和第五的UNIV PERUGIA（意大利佩魯賈大學）和INAF（意大利國家天文研究所）發(fā)文10篇。在位居前五的研究機構中，意大利占據(jù)兩席之地，表明了意大利在國際極地機器人研究領域的科學投入與產(chǎn)出相對較多。CHINESE ACAD SCI（中國科學院）發(fā)文量也達到了9篇之多，占據(jù)總文獻量的4.69%，涉及到機器人學、制造工程學等學科，其中中科院沈陽自動化研究院設置了機器人學國家重點實驗室極地機器人項目組，先后研制了三代極地漫游機器人，為中國的極地科研付出了努力。

3.2 合作機構

為了體現(xiàn)機構間的合作情況，使用Netdraw繪制機構合作網(wǎng)絡圖，如圖2所示。圖中的節(jié)點表示機構，連線表示其兩端的機構合作，節(jié)點的大小表示機構的中心度，即與之有合作關系的機構越多，其節(jié)點越大；連線的粗細表示機構合作次數(shù)的多少，連線越粗，其兩端的兩所機構合作次數(shù)越多。

由圖2可以看出，極地機器人研究領域主要機構合作有以下特點：①尚有5所機構還未與其他任何機構達成合作關系；②英國國內機構合作密切，主要是以英國南極調查局為核心，包括南安普頓大學及南安普頓國家海洋學中心等機構的合作團隊，目前尚未與其他國家機構存在合作；

圖2 機構合作網(wǎng)絡圖

4 南北極文獻分布情況

表5 極地機器人在南北極的文獻量分布表

表5列出了國際極地機器人在南北極地域上應用的相關文獻量的分布情況。其中涉及南極機器人的研究占據(jù)了總文獻量的70.31%，涉及北極機器人研究的文獻只有21.88%，而有7.81%僅指明是極地機器人研究，沒有區(qū)別南北極。由此可以發(fā)現(xiàn)到目前為止，國際上對于極地機器人的研究，更多的是應用在南極科學研究中，對于北極則涉及較少。

南極機器人研究的135篇文獻中，有大半是關于PLATO（Plateau Observatory，天文選址自動觀測站），該觀測站配置全自動化設備，以機器人模式進行操作，在南極尋找觀測天文現(xiàn)象的最佳位置；另外IRAIT（International Robotic Antarctic Infrared Telescope，國際機器人南極紅外望遠鏡）項目也有諸多在南極的研究，它是歐洲第一個設置在南極高原的紅外望遠鏡，以機器人的形式自動觀測并記錄天文現(xiàn)象數(shù)據(jù)；此外還涉及了一些專門為探測南極而研制的機器人及其在南極的應用。例如，美國“Polar Rover Yeti”機器人在南極冰蓋站探測地球氣候歷史情況；中國科學院沈陽自動化研究機器人學國家重點實驗室設計了三代南極流動站，為人類和移動機器人執(zhí)行南極任務提供便利；Autosub系列水下機器人；“Endurance”水下機器人用以探測南極海冰；太陽能“Cool”機器人的研發(fā)說明了極地研究迫切需要機器人科學的重要性；英國“ISIS”機器人對南極深海進行探測等等。

［1］科技部.《服務機器人科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》解讀［J］.機器人技術與應用，2012，（3）：6－9.

［2］李丙瑞，秦為稼，郭井學，等.智能機器人技術在南極科學考察事業(yè)中的試驗應用［J］.極地研究，2009，21（4）：336－343.

［3］SELTZER，R.Robot to probe inside Antarctic Volcano［J］.Chemical＆Engineering News，1992，70（51）：4－5.

［4］Bishop JKB，Davis RE，Sherman JT.Robotic observations of dust storm enhancement of carbon biomass in the North Pacific［J］.Science，2002，298（5594）：817－921.

［5］Gong X，Wang L，Cui X，etc.DOME A SITE TESTING AND FUTURE PLANS［C］∥3rd ARENA Conference on Astronomical Observatory at CONCORDIA（Dome C，Antarctica）.France：［s.n.］，2009，40：65－72.

［6］Howard A M，Williams S.A single camera terrain slope estimation technique for natural arctic environments［C］∥IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION.USA：IEEE，2008：2729－2734.

［7］Yuan Jing，Huang Yalou，Sun Fengchi，Tao Tong.Active Exploration Using Scheme of Autonomous Distribution for Landmarks［C］∥IEEE International Conference on Robotics and Automation－ICRA. USA：IEEE，2009：173－178.

［8］Urmson CP，Dias MB，Simmons RG.Stereo vision based navigation for sun－synchronous exploration［C］∥IEEE／RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems VOLS 1－3.USA：IEEE，2002：805－810.

［9］Brierley AS，F(xiàn)ernandes PG，Brandon MA，etc.Antarctic krill under sea ice：Elevated abundance in a narrow band just south of ice edge［J］.Science，2002，295（5561）：1890－1892.

［10］Leu Ming－Taun，Keyser Leon F.Vapor－deposited water and nitric acid ices：Physical and chemical properties［J］.INTERNATIONAL REVIEWS IN PHYSICAL CHEMISTRY，2009，28（1）：53－109.

［11］Schofield Oscar，Ducklow Hugh W，Martinson Douglas G，etc. How Do Polar Marine Ecosystems Respond to Rapid Climate Change？［J］.Science，2010，328（5985）：1520－1523.

［12］Mauritzen C，Hansen E，Andersson M，etc.Closing the loop－Approaches to monitoring the state of the Arctic Mediterranean during the International Polar Year 2007－2008［J］.PROGRESS IN OCEANOGRAPHY，2011，90（1－4）：62－89.

［13］Oliver Matthew J，Moline Mark A，Robbins Ian，etc.Letting Penguins Lead：Dynamic Modeling of Penguin Locations Guides Autonomous Robotic Sampling［J］.OCEANOGRAPHY，2012，25（3）：120－121.

［14］Smith SM，McPhail S，Healey A，etc.LONTalk as a standard protocol for underwater sensor platforms［C］∥Oceans 97 MTS／IEEE Conference.USA：IEEE，1997：267－267.

（本文責任編輯：郭沫含）

關于北極機器人研究的42篇文章，利用機器人對格陵蘭島的探測應用較多，其次是對北極深海、北冰洋以及北極地中海的水下探測活動，這些科學探索涉及到的機器人有“Seagliders”機器人、遠程控制glacier調查機器人、英國“ISIS”機器人、美國Autosub系列機器人、“hobby”機器人以及Aerosonde機器人等等。另外還有一些小型未被命名的機器人系統(tǒng)收集北極科學數(shù)據(jù)信息以及探測雷達數(shù)據(jù)。

未區(qū)分南北極的極地機器人研究的文獻量較少，主要是系統(tǒng)描述在極地探索應用機器人的必要性與可操作性。從極地探索與機器人研制的歷史長期發(fā)展和先驗理論的指導下，系統(tǒng)論述機器人在極地科學研究中的優(yōu)勢，并將機器人在極地的應用從陸地操作擴展到水、冰、陸、空操作，同時考慮到極地惡劣的環(huán)境和天氣對人類進行科學探索的阻礙，機器人在極地的應用在很大程度上將得到推廣。

5 結語

通過對WoS數(shù)據(jù)庫收錄的極地機器人相關文獻的統(tǒng)計分析，筆者得出以下結論：

（1）通過對論文年代分布進行研究，發(fā)現(xiàn)極地機器人相關文獻的數(shù)量從最早出現(xiàn)相關文獻之后有了一個較快的發(fā)展時期，目前雖然文獻量波動較大，但是極地機器人在南北極的科學應用已然引起了科學家學者的重視，可以預測將會有更多的機器人被研發(fā)以用于極地探測。

（2）通過文獻類型的分析，發(fā)現(xiàn)極地機器人相關文獻中會議論文是重中之重，由此也可以看出偏向應用方向的文獻大多圍繞相關會議開展，其中IEEE International Conference on Robotics and Automation會議是機器人行業(yè)中的重要會議。

（3）通過對研究機構進行研究，發(fā)現(xiàn)美國是極地機器人相關研究的優(yōu)勢國家，美國的卡內基梅隆大學以及達特茅斯學院、澳大利亞的新南威爾士大學、英國南安普頓國家海洋中心、意大利佩魯賈大學以及中國科學院是極地機器人研究的主要機構。另外英國國內機構間的合作較為密切，中國科學院與澳大利亞新南威爾士大學、美國加州理工學院及美國亞利桑那大學之間的合作是一個連通圖，且合作力度較大。

（4）通過對極地機器人相關文獻在南北極的研究分布情況的研究，發(fā)現(xiàn)機器人研究更多應用在南極，而北極雖有涉及，但文獻量并不多，大多是機器人應用于北冰洋、北極地中海的水下探測活動。這種分布現(xiàn)象與國際對南北極的關注研究側重是一致的，期望未來能有更多的機器人被研發(fā)用于北極探測活動。

總之，本文主要通過極地機器人相關文獻的重點介紹與研究機構分布，較全面了解極地機器人相關研究情況，希望中國的極地機器人研究可以多多借鑒國外的科研成果。

Bibliometric Study of Literatures on International Polar Robotics Based on Web of Science

Zhang XingHua Weina*
（School of Information Management，Nanjing University，Nanjing 210046，China）

A bibliometric analysis was conducted based on collection of literatures on international polar robotics research from the database of Web of Science.The study included chronological distribution，document type，research institutions，research territory.Meanwhile，high influence literratures which have been cited lots times were introduced.Some conclusions has been made：The polar robotics research has gained the attention of scientists and scholars；American research institute is the main mechanism of international polar robotics research；Antarctic is the important areas that apply robots to scientific exploration activities.

polar robot；Web of Science；bibliometrics；antarctic；arctic

10.3969／j．issn．1008－0821．2015．03．023

G250.252

A

1008－0821（2015）03－0129－07

2014－10－21

2014年國家海洋局極地專項辦“南北極環(huán)境綜合考察與評估專項”子專題“極地科技發(fā)展戰(zhàn)略研究”中課題四“極地科技論文分布與極地大國的研究優(yōu)勢”（項目編號：CHINARE2014－04－05－03－04）研究成果之一。

張幸（1991－），女，碩士研究生，研究方向：信息檢索、社會科學研究評價。

華薇娜（1955－），女，教授，研究方向：信息檢索、社會科學評價研究。