生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)全球科研機構(gòu)產(chǎn)出評價π指數(shù)分析報告

張永娟　張麗雯　阮梅花　毛開云　施慧琳　于建榮

摘要：[目的/意義]科技評價對于優(yōu)化資源配置、提高科研能力具有重要參考作用，建立科學(xué)合理的科技評價體系具有非常重要的意義，在生命科學(xué)與生物技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)下，科研產(chǎn)品層出不窮，學(xué)科日益交叉會聚，我國的科研創(chuàng)新亟需一套具有中國特色的原創(chuàng)評估體系及方法。[方法/過程]基于此，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)信息中心（生命健康科技智庫）依托生命科學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的專家和學(xué)者，聚焦“生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)”領(lǐng)域，結(jié)合本領(lǐng)域的學(xué)科特點，立足專家評議、期刊影響力、領(lǐng)域權(quán)重、第一作者/通信作者權(quán)重等定性和定量指標(biāo)，提出“π指數(shù)”的概念和算法。[結(jié)果/結(jié)論]每年發(fā)布生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域全球機構(gòu)π指數(shù)分析報告、5年π指數(shù)趨勢分析報告、國家重點實驗室π指數(shù)分析報告，2018年還嘗試了探索基于多層引文和支持向量機相結(jié)合的“單篇論文學(xué)科分類”方法，對單篇文獻(xiàn)進(jìn)行學(xué)科分類，并推出了“學(xué)科領(lǐng)域π指數(shù)分析報告”。本文對π指數(shù)的評價方法以及2018年發(fā)布的π指數(shù)系列報告進(jìn)行了分析和闡釋。

關(guān)鍵詞：科技評價? π指數(shù)? 多層引文? 機器學(xué)習(xí)? 生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)

分類號：G251

DOI： 10.19318/j.cnki.issn.2096-1634.2019.01.13

1 引言

科技評價對于優(yōu)化資源配置、提高科研能力具有重要的指導(dǎo)作用，因此建立科學(xué)合理的科技評價體系具有非常重要的意義。目前常用的科研評價指標(biāo)，如用于評價期刊的影響因子IF、評價成果影響力的被引頻次、考察科研人員高被引論文數(shù)的h指數(shù)，Nature Index以及基于這些指標(biāo)的擴展形式，都有一定的合理性和普適性。但是，不同領(lǐng)域和學(xué)科有其自身特點，評價體系也應(yīng)有所不同。我國《關(guān)于深化科技體制改革加快國家創(chuàng)新體系建設(shè)的意見》對深化科技評價改革也提出要根據(jù)不同類型科技活動特點，注重科技創(chuàng)新的質(zhì)量和實際貢獻(xiàn)。

鑒于此，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)信息中心（生命健康科技智庫）聚焦“生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)”領(lǐng)域，依托相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的專家和學(xué)者，結(jié)合現(xiàn)存評價指標(biāo)和本領(lǐng)域特點，立足專家評議和論文影響力等定性和定量指標(biāo)，于2015年開始構(gòu)建具有領(lǐng)域特色的科研產(chǎn)出評價指標(biāo)——“π指數(shù)”，即生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)全球科研機構(gòu)產(chǎn)出評價指數(shù)（機構(gòu)產(chǎn)出評價指數(shù)的英文productivity index縮寫PI與π同音，“π指數(shù)”），每年發(fā)布生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域全球機構(gòu)π指數(shù)分析報告，力求客觀評價領(lǐng)域內(nèi)科研機構(gòu)的科研產(chǎn)出、質(zhì)量和貢獻(xiàn)，為科研評估和決策創(chuàng)新探索新的思路和方向。

與2016年相比，2017年的π指數(shù)相關(guān)指標(biāo)增加了π因子（PIF，π值除以100）、π5（5年π因子）、PIV基線（PIVbl，全球發(fā)文10篇以上的機構(gòu)π值的平均數(shù)）、PIQ基線（PIQbl，全球發(fā)文10篇以上的機構(gòu)π商的平均數(shù)）等4個指標(biāo);在年度報告的基礎(chǔ)上增加了“2011—2015年π指數(shù)趨勢分析”報告，“生物與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域75個國家重點實驗室5年（2011—2015）π指數(shù)分析”報告，以及“CNS發(fā)文分析”和“國際合作度分析”兩個主題報告。

2018年，又嘗試探索基于多層引文（multi layer reference，MLR）和支持向量機（support vector machine，SVM）相結(jié)合的“單篇論文學(xué)科分類”方法，對單篇文獻(xiàn)進(jìn)行學(xué)科分類，并推出了“學(xué)科領(lǐng)域π指數(shù)分析報告”，以滿足學(xué)科分類的個性化需求，這是對更精細(xì)的學(xué)科分類、學(xué)科評價進(jìn)行的有益探索和初次嘗試，未來將在更豐富的學(xué)科領(lǐng)域、主題領(lǐng)域以及團(tuán)隊科研產(chǎn)出評價等方面推廣使用。

下文將詳細(xì)介紹π指數(shù)的的評價主體、計算方法、指標(biāo)說明、創(chuàng)新點以及2018年π指數(shù)系列報告的主要內(nèi)容，分析目前π指數(shù)的使用情況，并展望未來規(guī)劃。

2?? 評價方法

2.1 π指數(shù)評價的主體和范圍

評價的主體是發(fā)表在期刊中的研究型論文。研究型論文的評價是基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域中最直接的國際性評價標(biāo)準(zhǔn)，生命科學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究均屬于基礎(chǔ)研究，科研產(chǎn)出以論文為主要載體，鑒于此，π指數(shù)主要以研究型論文為評價主體，專利等和實際應(yīng)用緊密相關(guān)的產(chǎn)出形式暫時不在評價范圍內(nèi)。

評價的范圍是由領(lǐng)域?qū)＜衣?lián)合評議推薦的期刊上發(fā)表的論文。生命科學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)有其自身特點，比如植物學(xué)和生物化學(xué)領(lǐng)域影響力相當(dāng)?shù)钠诳銲F卻相差甚遠(yuǎn)。因此，π指數(shù)研究小組分別邀請生命科學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科研人員和期刊（《Cell Research》《Molecular Plant》）編輯等成立了咨詢專家小組，聯(lián)合評議推薦相應(yīng)領(lǐng)域的高質(zhì)量期刊，形成期刊列表，再在全球范圍內(nèi)發(fā)放問卷，咨詢專家，最終形成期刊群。2016年首次入選的期刊共119種，每兩年增選一次，2018年新增《Nature Plants》《Nature Microbiology》《Science Advances》等3種，共122種，詳見π指數(shù)官方網(wǎng)站。

2.2 π指數(shù)的計算方法

π指數(shù)評價的標(biāo)準(zhǔn)分為期刊影響力評分標(biāo)準(zhǔn)和作者貢獻(xiàn)度權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)兩個核心部分，其中期刊影響力評分標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)專家咨詢組評議評分，將入選的期刊影響力按照學(xué)科領(lǐng)域分為5個檔次，并賦予不同的權(quán)重;作者貢獻(xiàn)度權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)考慮了第一作者（含并列第一作者）、通信作者以及署名作者排序不同而貢獻(xiàn)不同等因素。

目前π指數(shù)包括π值、π商、發(fā)文量（AC）3個核心指標(biāo)，以及π因子、π5值、π值基線、π商基線等基于π值的擴展指標(biāo)，其中π值的計算方法是基于期刊影響力評分標(biāo)準(zhǔn)和作者貢獻(xiàn)度權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，算法如下。

其他指標(biāo)均在π值的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴展，詳見表1。

2.3 π指數(shù)的創(chuàng)新點

π指數(shù)作為國內(nèi)首創(chuàng)的生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科研評價指數(shù)，該指數(shù)瞄準(zhǔn)高質(zhì)量期刊上發(fā)表的研究型論文，結(jié)合學(xué)科領(lǐng)域的特點平衡權(quán)重，對相關(guān)科研產(chǎn)出質(zhì)量和機構(gòu)貢獻(xiàn)度進(jìn)行科學(xué)分析，客觀反映生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相關(guān)機構(gòu)和世界機構(gòu)之間的位置，創(chuàng)新點主要表現(xiàn)在如下4個方面。

（1）π指數(shù)瞄準(zhǔn)了各學(xué)科領(lǐng)域高質(zhì)量期刊，以定性和定量相結(jié)合的方式進(jìn)行評價。中國SCI論文的數(shù)量已躍居世界前列，但是質(zhì)量參差不齊，僅從SCI發(fā)文量來看并不能客觀反映科研產(chǎn)出水平，故π指數(shù)瞄準(zhǔn)全球高質(zhì)量期刊，參考了影響因子IF、F1000、生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科研人員的評議、《Cell Research》及《Molecular Plant》等期刊編審?fù)扑]等定性與定量相結(jié)合的方式遴選期刊，并根據(jù)發(fā)放問卷、召開專家咨詢會等方式通過同行評議對期刊影響力權(quán)重賦值。

（2）π指數(shù)平衡了生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的不同學(xué)科領(lǐng)域期刊數(shù)量和影響力不均衡的問題。如生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)科領(lǐng)域和植物學(xué)領(lǐng)域，不同的學(xué)科受學(xué)科大小、引用頻次的影響，影響因子相差懸殊，但是從專家咨詢的建議來看影響力相當(dāng)，則被賦予相同的權(quán)重，如《Blood》（IF，15.13）、《Plant Cell》（IF，8.23）雖影響因子相差較大但是被賦予了相同的權(quán)重。

（3）π指數(shù)區(qū)分了作者貢獻(xiàn)度，突出考慮了第一作者（包括并列第一作者）、通信作者的重要性，也區(qū)分了其他作者的排序與貢獻(xiàn)，并對單篇論文做標(biāo)引與精確計算，在此基礎(chǔ)上對作者對應(yīng)機構(gòu)的科研產(chǎn)出進(jìn)行評價。

（4）π指數(shù)的算法和指標(biāo)是基于RDF和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)語義知識庫完成的，對語義數(shù)據(jù)驅(qū)動情報學(xué)發(fā)展做了一次嘗試和探索。該知識庫采用語義網(wǎng)輕量級實現(xiàn)技術(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)技術(shù)和圖數(shù)據(jù)庫Virtuoso做支持，將文獻(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、內(nèi)容細(xì)粒度化、知識化，作者、機構(gòu)、基金、文獻(xiàn)等規(guī)范知識庫的建立，讓知識從點連成線再結(jié)成網(wǎng)，使得π指數(shù)數(shù)據(jù)分析高效、準(zhǔn)確，團(tuán)隊關(guān)系評估也更容易被發(fā)現(xiàn)和揭示，同時也為機器學(xué)習(xí)、知識計算以及知識圖譜的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

3.1? 全球機構(gòu)年度π指數(shù)分析

3.1.1? 全球發(fā)文量TOP10國家分布? 2017年，在生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)期刊上發(fā)表論文量排名前10位的國家分別為：美國（23，678）、英國（6，423）、德國（5，350）、中國（5，055）、法國（3，520）、加拿大（3，191）、日本（2，607）、澳大利亞（2，240）、荷蘭（2，161）、瑞士（2，107）。

全球發(fā)文量TOP10國家中，美國CNS發(fā)文量及CNS第一/通信作者發(fā)文量均排名第一，但瑞士CNS論文占比最高，為5.10%（圖1）。中國與美國相比，論文量、CNS發(fā)文量、CNS第一/通信作者發(fā)文量及CNS論文占比均存在較大差距。

3.1.2? 全球π指數(shù)TOP500機構(gòu)分析

（1）π因子TOP10的機構(gòu)

π因子TOP10機構(gòu)中（圖2），美國有6個，法國2個，德國1個，中國1個。π因子排名前3的機構(gòu)分別為：哈佛大學(xué)、霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所及法國國家科學(xué)研究中心。

中國科學(xué)院π因子（74.17）全球排名第8，較2016年排名上升2位，與排名第1的哈佛大學(xué)的π因子（276.42）差距明顯。

（2）π商TOP10的機構(gòu)

π商TOP10機構(gòu)中（圖3），美國有7個，以色列、中國、英國各有1個。π商排名前3的機構(gòu)分別為：洛克菲勒大學(xué)、博德研究所及麻省理工學(xué)院。其中清華大學(xué)以π商8.12排名第8。

（3）全球π指數(shù)TOP500機構(gòu)各國分布

全球π指數(shù)TOP500機構(gòu)中，美國占絕對優(yōu)勢，有164個，其次分別為：德國（47）、英國（41）、中國（39）、法國（26）、澳大利亞（21）、加拿大（19）及日本（17）等（圖4）。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)2017年國際π值基線為501.266，π商基線為4.537。在TOP500機構(gòu)中，π值基線與π商基線以上的機構(gòu)共288個，其中美國99個，英國31個，德國27個，中國22個，法國20個，澳大利亞11個等。

（4）全球π指數(shù)TOP500機構(gòu)中國機構(gòu)分布

中國共有39個機構(gòu)進(jìn)入全球π指數(shù)TOP500（見表2），其中中國臺灣有3個，分別為：臺灣大學(xué)、臺灣中央研究院及臺灣陽明大學(xué)。中國香港有2個，分別為：香港大學(xué)及香港中文大學(xué)。

排名前3位的機構(gòu)分別為：中國科學(xué)院（π因子74.17，發(fā)文量1，101）、北京大學(xué)（π因子26.05，發(fā)文量397）及清華大學(xué)（π因子22.40，發(fā)文量276）。

3.2? 全球機構(gòu)5年π指數(shù)趨勢分析

3.2.1? 中國和全球發(fā)文總量對比分析? 2012—2016年全球發(fā)文量總體保持穩(wěn)定，其中2012—2014年全球年度發(fā)文量總量呈上升趨勢，2014—2016年呈下降趨勢;中國年度發(fā)文量持續(xù)穩(wěn)健增長，年均增長約250篇，且中國/全球論文量比例一直呈現(xiàn)增長趨勢，2016年比例達(dá)11.02%（圖5）。

3.2.2? 10個國家π5排名第1的機構(gòu)π因子分析? ?不同國家π5排名第1的機構(gòu)π因子大小及發(fā)展趨勢存在一定的差距，從TOP500機構(gòu)中選取10個國家機構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)2012—2017年美國π因子基本保持穩(wěn)定，均占有較大優(yōu)勢，中國π因子自2012年開始呈現(xiàn)增長趨勢，2017年增長迅速，但與美國存在較大差距（圖6）。

3.2.3? 全球π5TOP500機構(gòu)國家分布? 全球π指數(shù)TOP500機構(gòu)中，美國占絕對優(yōu)勢，有165個，其次分別為：英國（44）、德國（40）、中國（39）、法國（30）、澳大利亞（17）、西班牙（15）及意大利（14）（圖7）。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)在TOP500機構(gòu)中，2012—2016年π值基線與π商基線以上的機構(gòu)共266個，其中美國97個，英國27個，法國19個，中國18個，德國17個，荷蘭12個。

3.2.4? 全球π5 TOP500中國機構(gòu)? 中國共有39個機構(gòu)進(jìn)入全球π5 TOP500（見表3），其中中國臺灣有6個，分別為：臺灣大學(xué)、臺灣中央研究院、臺灣陽明大學(xué)、長庚大學(xué)、中華醫(yī)科大學(xué)及臺灣成功大學(xué);中國香港有2個，分別為：香港大學(xué)及香港中文大學(xué)。

排名前3位的機構(gòu)分別為：中國科學(xué)院（π5 283.74，發(fā)文量4，172）、北京大學(xué)（π5 87.94，發(fā)文量1，387）及上海交通大學(xué)（π5 63.81，發(fā)文量1，186）。

3.3? 學(xué)科領(lǐng)域π指數(shù)分析

學(xué)科分析報告基于MLR及SVM算法定位到單篇文獻(xiàn)，將11個學(xué)科領(lǐng)域（生物化學(xué)與分子生物學(xué)、心血管、進(jìn)化與生態(tài)學(xué)、遺傳與發(fā)育、免疫學(xué)、微生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、營養(yǎng)與健康、腫瘤學(xué)、病理與生理、植物學(xué)）的相關(guān)論文從122種刊中進(jìn)行抽取與分類，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行相關(guān)學(xué)科機構(gòu)的科研產(chǎn)出評價。

11 個學(xué)科領(lǐng)域中全球發(fā)文總量最多的3個學(xué)科領(lǐng)域分別是生物化學(xué)與分子生物學(xué)（biochemistry& molecular biology）、遺傳與發(fā)育（genetics & development）、微生物學(xué)（microbiology）。除了植物學(xué)科領(lǐng)域，美國發(fā)文量占據(jù)其他10 個學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)文總量的60% 以上，以絕對優(yōu)勢位居第1，中國在生物化學(xué)與分子生物學(xué)、遺傳與發(fā)育、營養(yǎng)與健康、腫瘤及植物學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域發(fā)文量進(jìn)入全球TOP3。

從π因子來看，哈佛大學(xué)在11個學(xué)科領(lǐng)域π因子排名中位于10個學(xué)科領(lǐng)域的榜首，科研產(chǎn)出整體實力全球領(lǐng)先，各學(xué)科均衡發(fā)展，中國科學(xué)院在植物學(xué)科領(lǐng)域位居第1。從π商來看，洛克菲勒大學(xué)在9個學(xué)科中π商進(jìn)入全球TOP3，中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所進(jìn)入神經(jīng)科學(xué)學(xué)科領(lǐng)域π商排名全球TOP3（第3名）。

以植物學(xué)學(xué)科領(lǐng)域為例，在全球TOP100機構(gòu)中，中國科學(xué)院以π因子（12.87）位居第1，其次為法國國家科學(xué)研究中心（11.91）、德國馬普學(xué)會（8.40）。中國共有17個機構(gòu)進(jìn)入植物學(xué)科領(lǐng)域TOP100，分別為：中國科學(xué)院、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所、中國科學(xué)院植物研究所、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、北京大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、臺灣中央研究院、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)及廈門大學(xué)等（圖8）。

4.1? π指數(shù)的應(yīng)用情況

自2016年始，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)信息中心每年定期發(fā)布π指數(shù)系列報告，除此之外，還接受各機構(gòu)根據(jù)自己的需求提出的定制報告，近年來曾服務(wù)中國科學(xué)院生物物理研究所、中國科學(xué)院植物生理生態(tài)研究所/中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、中國科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所/中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所/中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心、中國科學(xué)院昆明動物研究所、廣州醫(yī)科大學(xué)、澳門大學(xué)等機構(gòu)。

語義數(shù)據(jù)的驅(qū)動使π指數(shù)更具靈活性和可擴展性，便于為用戶提供個性化數(shù)據(jù)定制和報告定制服務(wù)，特別是基于機構(gòu)規(guī)范庫的可擴展性，可將用戶提供的對比機構(gòu)細(xì)化到二級或者更小的機構(gòu)。

如某研究所由于體量較小，其他評價指標(biāo)如果按照總量來計算不具有優(yōu)勢，也不能客觀說明其科研產(chǎn)出實力。能體現(xiàn)機構(gòu)單篇論文質(zhì)量的π商則能相對客觀的對體量較小的研究機構(gòu)進(jìn)行評價。

4.2? π指數(shù)的未來展望

未來，π指數(shù)力求客觀地反映領(lǐng)域內(nèi)科研機構(gòu)的科研產(chǎn)出、質(zhì)量和貢獻(xiàn)，為相關(guān)管理層和科研人員提供有益的咨詢參考。希望在目前工作的基礎(chǔ)上，持續(xù)完善，深入到內(nèi)容和領(lǐng)域，團(tuán)隊和個人，從更廣的角度、更多的維度和更細(xì)的粒度，進(jìn)行研究和開發(fā)，希望給予科研人員和管理工作者有價值和積極意義的參考和引導(dǎo)，促進(jìn)機構(gòu)學(xué)術(shù)質(zhì)量和特色特長學(xué)科的發(fā)展，集中優(yōu)勢力量發(fā)揮學(xué)科競爭優(yōu)勢，提高資源配置經(jīng)濟(jì)效益，提高科研效率，創(chuàng)造出更多高質(zhì)量的科研成果。

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Reports of π Index： Metrics?of Research Productivity in Life and Basic Medical Sciences

Zhang Yongjuan? Zhang Liwen? Ruan Meihua? Mao Kaiyun? Shi Huilin? Yu Jianrong

Shanghai Information Center for Life Sciences， Shanghai 200031

Abstract： [Purpose/significance] Scientific evaluation is important for optimizing resources allocation and improving the research ability， therefore， it is of a great significance to establish a scientific and reasonable evaluation system. With the rapid development of life science and biotechnology， scientific research achievements are endlessly emerging and disciplines are increasingly converging. In China， it is extremely urgent to build an original evaluation system and method with Chinese characteristics. [Method/process] π index， first released by Shanghai Information Center for Life Sciences （Life & Health Technology Think Tank）， focuses on the area of life science and basic medicine， relies on the experts in the life science and basic medicine field， combines the problems and characteristics of the existed evaluation index， bases on the qualitative and quantitative factors， i.e.， expert review， journal impact， first and corresponding author weight. [Result/conclusion] The 2018 Reports of π Index include four individual parts： annual π index， 5-year trend analysis， China’s state key laboratory analysis， and subject analysis， which is a newly developed report based on multi layer reference and support vector machine. This paper detailedly illustrates the evaluation method and 2018 Reports of π Index.

Keywords： scientific evaluation??? π index??? multi layer reference??? machine learning??? life science and basic medicine