石家莊科研合作網(wǎng)絡(luò)特性分析研究

馬金龍 魏金棟

摘? ?要：科研合作網(wǎng)絡(luò)隨著科學(xué)技術(shù)而不斷發(fā)展，通過這些合作網(wǎng)絡(luò)中的一些基本數(shù)據(jù)和參數(shù)，來判斷和分析網(wǎng)絡(luò)的一些特性以及網(wǎng)絡(luò)具有哪些特點(diǎn)。文章以石家莊地區(qū)科研合作機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系為研究對(duì)象，通過數(shù)據(jù)構(gòu)建科研合作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，判斷石家莊地區(qū)科研機(jī)構(gòu)之間的合作情況，并對(duì)不足提出一些改進(jìn)的意見。

關(guān)鍵詞：小世界特性;無標(biāo)度特性;科研合作;合作網(wǎng)絡(luò)1? ? 信息共享發(fā)展相關(guān)介紹

如今，任何一個(gè)國(guó)度或地區(qū)都必須依靠科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)位置。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展以及科學(xué)信息技術(shù)的飛速傳播，人們?cè)谛畔⒅R(shí)的共享方面開辟了一個(gè)全新的道路，這條道路給科研合作的相關(guān)方面提供了更多的機(jī)會(huì)，從而促進(jìn)了越來越多的研究合作。

2? ? 科研合作網(wǎng)絡(luò)背景與意義

2.1? 研究現(xiàn)狀

現(xiàn)在有很多的科研學(xué)者們對(duì)合著網(wǎng)絡(luò)的研究，主要以發(fā)表學(xué)術(shù)期刊為主，大多數(shù)研究學(xué)者們的研究成果都體現(xiàn)在他們的合著論文上。在研究學(xué)科方面，涉及自然科學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)。從微觀的方面來看，現(xiàn)在研究合著網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系主要是運(yùn)用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法以及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法。

2.2? 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析的基本指標(biāo)

2.2.1? 平均路徑長(zhǎng)度

平均路徑長(zhǎng)度指網(wǎng)絡(luò)中所有連線節(jié)點(diǎn)之間的距離除以節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，平均路徑長(zhǎng)度是合作網(wǎng)絡(luò)中的重要數(shù)據(jù)，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)密度的度量有著非常重要的作用[1-3]。

2.2.2? 聚類系數(shù)

聚類系數(shù)是體現(xiàn)科研網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)疏密程度的數(shù)值，它還能夠表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)相互組成的團(tuán)體數(shù)目。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的聚類系數(shù)比較大，就說明該網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的疏密程度比較密。

2.2.3? 度中心性

度中心性是反映網(wǎng)絡(luò)中某一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)此網(wǎng)絡(luò)的重要性，度中心性較大，說明此節(jié)點(diǎn)在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)比較重要的地位。

2.2.4? 中介中心性

通常形容的就是在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，某一個(gè)節(jié)點(diǎn)的最短路徑數(shù)目的主要指標(biāo)。

3? ? 石家莊科研機(jī)構(gòu)期刊論文的合著網(wǎng)絡(luò)研究

3.1? 數(shù)據(jù)選取及處理

本文選擇數(shù)據(jù)平臺(tái)—中國(guó)知網(wǎng)（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）為數(shù)據(jù)收集源。檢索時(shí)間段為2018—2019年，共檢索到符合本文條件的論文3 173篇。在構(gòu)建石家莊地區(qū)科研合作網(wǎng)絡(luò)圖時(shí)，符合以下幾個(gè)條件：（1）本文所構(gòu)建的科研合作網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)就代表著一個(gè)科研機(jī)構(gòu)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的大小就代表著每一個(gè)科研機(jī)構(gòu)參與合作總次數(shù)的多少。（2）兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連線是沒有方向性的，代表著兩個(gè)科研合作機(jī)構(gòu)之間的合作是相互的。（3）合作網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有連線就代表著兩個(gè)科研機(jī)構(gòu)之間有合作的關(guān)系，連線的粗細(xì)就代表著兩個(gè)科研合作機(jī)構(gòu)之間合作關(guān)系的頻率。使用Gephi對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，通過這些規(guī)則構(gòu)建了石家莊科研機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)。

3.2? 科研機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)的基本特性分析

網(wǎng)絡(luò)密度是表示網(wǎng)絡(luò)整體特性的重要指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)密度數(shù)值的大小能夠反映出在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的緊密程度。通過Gephi計(jì)算得到的合作網(wǎng)絡(luò)密度為0.003。這表示構(gòu)建的這個(gè)合作網(wǎng)絡(luò)的連通性不夠好，說明著網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系比較稀疏，表示石家莊地區(qū)科研機(jī)構(gòu)之間的合作比較少，非常不利于科研合作的發(fā)展。

聚類系數(shù)就是來形容網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系聚集的情況，這次所構(gòu)建的石家莊地區(qū)科研合作網(wǎng)絡(luò)中，通過Gephi分析所得到的這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)為0.281，這表示石家莊地區(qū)的科研機(jī)構(gòu)之間的合作的頻率不夠，科研機(jī)構(gòu)之間的交流合作次數(shù)比較少。

3.3? 科研機(jī)構(gòu)的影響力

中心性對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析研究起著非常重要的作用，中心性是形容網(wǎng)絡(luò)中某一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)此網(wǎng)絡(luò)重要程度的指標(biāo)。

在所構(gòu)建的石家莊科研合作網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)的度就表示在該網(wǎng)絡(luò)中，這個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有連邊數(shù)量的多少。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)所代表的科研機(jī)構(gòu)的度數(shù)很高，就表示和這個(gè)科研機(jī)構(gòu)合作的機(jī)構(gòu)很多，表明了這個(gè)科研機(jī)構(gòu)合作的范圍很大。根據(jù)中介中心性的計(jì)算結(jié)果，最高的科研機(jī)構(gòu)是石家莊鐵道大學(xué)，其值為120 564，其次是河北師范大學(xué)（中介中心性為104 268）等科研機(jī)構(gòu)的中介中心性比較高，這就表明了這些科研機(jī)構(gòu)在石家莊地區(qū)的科研合作中起到了很好的中介作用，它們有著比其他節(jié)點(diǎn)更多的資源。下面對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

表1? 中介中心性范圍統(tǒng)計(jì)

中介中心性范圍 0 0～20 20～100

節(jié)點(diǎn)數(shù) 787 5 23

中介中心性范圍 100～500 500～5 000 5 000以上

節(jié)點(diǎn)數(shù) 35 43 56

親密中心度表示一個(gè)節(jié)點(diǎn)能到達(dá)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)量除以可以到達(dá)節(jié)點(diǎn)的最短路徑之和。表2對(duì)網(wǎng)絡(luò)中親密中心度排名前5的科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

由表2可以看出，石家莊心腦血管病醫(yī)院、石家莊第一中學(xué)、石家莊市統(tǒng)計(jì)局、石家莊市圖書館有相同的親密中心度，表明這4個(gè)機(jī)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)中有較高的獨(dú)立性。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

以2018—2019年期間在中國(guó)知網(wǎng)上發(fā)表過論文的石家莊科研機(jī)構(gòu)通過Gephi可視化軟件來處理這些數(shù)據(jù)，構(gòu)成科研合作網(wǎng)絡(luò)，并且得到了以下結(jié)論。

表2? 親密中心度前5名統(tǒng)計(jì)

機(jī)構(gòu)名稱 親密中心度

石家莊心腦血管病醫(yī)院 1.0

石家莊第一中學(xué) 1.0

石家莊市統(tǒng)計(jì)局 1.0

石家莊市圖書館 1.0

石家莊趙縣統(tǒng)計(jì)局 0.92

（1）石家莊內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)合作的網(wǎng)絡(luò)密度為0.003，這表示了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連通性不是很好，表明石家莊地區(qū)科研機(jī)構(gòu)之間的合作程度很低，有很大的提升空間。網(wǎng)絡(luò)密度低對(duì)石家莊文化知識(shí)的交流傳播非常不利。

（2）此網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)為0.281，平均路徑長(zhǎng)度為3.958，故可以得出所構(gòu)建的科研合作網(wǎng)絡(luò)具有小世界網(wǎng)絡(luò)的特性。

（3）通過對(duì)所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)并計(jì)算，整個(gè)科研合作網(wǎng)絡(luò)中，大部分節(jié)點(diǎn)的度數(shù)都很小，只有很少數(shù)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)很大，所以，此網(wǎng)絡(luò)為無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。

（4）通過對(duì)科研合作網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的中介中心性的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，超過83%的科研機(jī)構(gòu)中介中心性是小于20的，其中不到6%的科研機(jī)構(gòu)中介中心性大于5 000，發(fā)現(xiàn)中介中心性大的科研機(jī)構(gòu)很少，這就表明了在科研合作網(wǎng)絡(luò)中起到中介作用的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)非常的少，這也不利于科研合作的發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]汪小帆，李翔，CHEN G.網(wǎng)絡(luò)科學(xué)導(dǎo)論[M].南京：高等教育出版社，2012.

[2]李澤荃，楊曌，陳欣.基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2018.

[3]陳衛(wèi)靜，鄭穎.科學(xué)合作網(wǎng)絡(luò)中作者影響力測(cè)度研究[J].情報(bào)理論與實(shí)踐，2013（6）：85-88.

Research on characteristics of scientific collaboration network of Shijiazhuang

Ma Jinlong1， Wei Jindong2

（1.School of Information Science and Engineering， Hebei University of Science and Technology， Shijiazhuang 050018， China;

2.Polytechnic College of Hebei University of Science and Technology， Shijiazhuang 050018， China）

Abstract：Scientific research cooperation network is developing with the science and technology. Through the basic parameter and data of the cooperation network， the cooperation network features can be analyzed and judged. For example， the relationship between research institutions in Shijiazhuang is analyzed by building a research cooperation network to get some data， and judge the cooperation between research institutions in Shijiazhuang， and put forward some suggestions for improvement in this paper.

Key words：small-world characteristics; scale-free property; scientific research cooperation; collaborative network