基于學(xué)術(shù)行為的學(xué)者排名技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

韓旭 李寒 張麗敏 梁英

摘要：針對用戶行為分析在學(xué)術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用不足的情況，以學(xué)術(shù)行為的主體學(xué)者為研究對象，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于學(xué)術(shù)行為的學(xué)者排名技術(shù)。基于用戶畫像技術(shù)挖掘?qū)W者特征及學(xué)者之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)包括基礎(chǔ)標(biāo)簽、能力標(biāo)簽和關(guān)系標(biāo)簽的學(xué)術(shù)行為標(biāo)簽體系，提供了學(xué)者能力指數(shù)及學(xué)者排名方法。使用圖形數(shù)據(jù)庫存儲、呈現(xiàn)和分析學(xué)者之間的關(guān)聯(lián)度。從方法的可行性和有效性角度出發(fā)，基于學(xué)術(shù)行為的學(xué)者排名技術(shù)利用實(shí)際數(shù)據(jù)得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為研究成果推薦、評審專家推薦等學(xué)術(shù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考和解決方案。

關(guān)鍵詞：學(xué)術(shù)行為;學(xué)者排名;用戶畫像;行為標(biāo)簽

中圖分類號：TP391.1? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）26-0001-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract： Since user behavior analysis is not fully utilized in the academic field， scholars which are the subject of academic behavior are considered as the research object， and techniques of scholar ranking based on academic behavior are designed and implemented in this paper. At first， the user portrait technique is applied to obtained the characteristics of and the relations between scholars. In details， a label system including basic label， ability label and relation label is designed， and a capability index and a scholar ranking method are given. Then， graph database is used to store， visualize and analyze the degree of scholar relations. In the perspective of feasibility and effectiveness， the proposed techniques are verified on real data， and the results shows the techniques are able to provide reference and solution for research achievement recommendation and review expert recommendation.

Key words： academic behavior; scholar ranking; user profile; behavior label

1 引言

用戶行為分析指對用戶有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，從中發(fā)現(xiàn)用戶的行為規(guī)律，并將這些規(guī)律與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，從而輔助領(lǐng)域應(yīng)用的過程。用戶行為分析主要有兩種途徑，一種是以用戶調(diào)研的方式對用戶行為對象進(jìn)行研究;另一種是基于大規(guī)模日志，利用數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)分析等方法進(jìn)行研究。目前，由于日志包含真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的大規(guī)模用戶行為數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)已經(jīng)漸漸成為用戶行為分析的常用方法[1]，已被應(yīng)用于交通領(lǐng)域的交通流量預(yù)測、生物學(xué)中挖掘基因與疾病之間的關(guān)系、金融行業(yè)中稅務(wù)稽查等方面。學(xué)術(shù)領(lǐng)域同樣存在著大量的用戶行為數(shù)據(jù)，可基于數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)分析等方法開展學(xué)術(shù)行為的分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)術(shù)行為對象的潛在特征和相互關(guān)系。學(xué)術(shù)相關(guān)的排名一直是科研領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問題，排名不僅是評估學(xué)術(shù)行為對象的依據(jù)，還對引導(dǎo)學(xué)術(shù)方向、輔助學(xué)術(shù)相關(guān)的業(yè)務(wù)活動有著重要的價(jià)值。

美國加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的物理學(xué)家喬治·赫希（Jorge Hirsch） [2]在2005年提出一種定量評價(jià)科研人員學(xué)術(shù)水平的方法H指數(shù)，通過論文的引用指標(biāo)量化評價(jià)學(xué)者作為獨(dú)立個體的研究成果，體現(xiàn)了論文高被引用數(shù)量和高被引用強(qiáng)度。然而，學(xué)者的研究成果不僅僅局限于論文發(fā)表，還涉及承擔(dān)的科研項(xiàng)目、學(xué)術(shù)任職和學(xué)術(shù)獎勵等多個方面，評估某位學(xué)者的學(xué)術(shù)產(chǎn)出以及學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)時應(yīng)該同時綜合考慮多種因素。

以學(xué)術(shù)行為主體的排名為目標(biāo)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于學(xué)術(shù)行為的學(xué)者排名技術(shù)。以互聯(lián)網(wǎng)公開的學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，以學(xué)術(shù)行為主體作為研究對象，綜合用戶畫像、關(guān)系圖譜等多種技術(shù)，發(fā)現(xiàn)學(xué)術(shù)行為數(shù)據(jù)中隱含的學(xué)術(shù)主體的特征和相關(guān)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)行為主體的排名技術(shù)，以輔助成果推薦、學(xué)術(shù)評審等科學(xué)研究服務(wù)。

2 基于學(xué)術(shù)行為標(biāo)簽的學(xué)者畫像與排名

用戶畫像是為了方便人們的理解和計(jì)算機(jī)對信息的處理，將用戶的相關(guān)信息標(biāo)簽化，用這些標(biāo)簽描述用戶的特點(diǎn)，因此用戶畫像的核心工作是給用戶打標(biāo)簽。在學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，同樣需要設(shè)計(jì)能夠描述學(xué)術(shù)行為主體特征和關(guān)聯(lián)關(guān)系的標(biāo)簽體系，并生成標(biāo)簽值，以評估學(xué)術(shù)行為主體的學(xué)術(shù)能力，輔助學(xué)者排名。

2.1 學(xué)術(shù)行為標(biāo)簽的設(shè)計(jì)

為了更全面的描述學(xué)術(shù)行為主體的特征及相關(guān)關(guān)聯(lián)，以學(xué)者為中心來設(shè)計(jì)三類學(xué)術(shù)行為標(biāo)簽，分別是基礎(chǔ)標(biāo)簽、能力標(biāo)簽和關(guān)系標(biāo)簽，如表1所示。

基礎(chǔ)標(biāo)簽被定義為能夠直接反應(yīng)學(xué)術(shù)行為主體特征的標(biāo)簽，由學(xué)者的基本描述信息構(gòu)成，主要包括單位、研究領(lǐng)域、導(dǎo)師等?；A(chǔ)標(biāo)簽可直接由數(shù)據(jù)表提取，是基于用戶畫像的學(xué)術(shù)行為分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

能力標(biāo)簽被定義為能夠體現(xiàn)學(xué)術(shù)行為主體的專業(yè)能力水平的標(biāo)簽，由學(xué)者所獲的各類基金及數(shù)量、各類學(xué)術(shù)論文及數(shù)量以及國家級基金數(shù)量、高水平論文數(shù)量等構(gòu)成。能力標(biāo)簽可通過對數(shù)據(jù)表的檢索和統(tǒng)計(jì)獲取，是評估學(xué)者的專業(yè)能力的依據(jù)。

關(guān)系標(biāo)簽被定義為能夠描述學(xué)術(shù)行為主體之間的關(guān)系的標(biāo)簽，由師生關(guān)系、同事關(guān)系、同門關(guān)系、合作關(guān)系四類構(gòu)成。關(guān)系標(biāo)簽可通過數(shù)據(jù)表的關(guān)聯(lián)查詢獲得，是開展可視化分析的基礎(chǔ)。

2.2 學(xué)者的學(xué)術(shù)行為畫像

學(xué)者的學(xué)術(shù)行為畫像通過學(xué)者的學(xué)術(shù)行為標(biāo)簽提取實(shí)現(xiàn)，圖1所示為學(xué)者的學(xué)術(shù)行為畫像的流程，即各類學(xué)術(shù)行為標(biāo)簽的提取過程[3]。

如圖1所示，學(xué)術(shù)行為畫像的流程分為三個步驟，分別提取基礎(chǔ)標(biāo)簽、能力標(biāo)簽和關(guān)系標(biāo)簽，具體如下：

步驟1：提取基礎(chǔ)標(biāo)簽?；A(chǔ)標(biāo)簽是從數(shù)據(jù)表直接檢索獲取。

步驟2：提取能力標(biāo)簽。基于數(shù)據(jù)庫的查詢和統(tǒng)計(jì)功能提取能力標(biāo)簽。針對數(shù)值型標(biāo)簽，如論文總數(shù)，將通過關(guān)聯(lián)查詢論文信息表與學(xué)者信息表，統(tǒng)計(jì)每位學(xué)者發(fā)表的論文總數(shù)。針對字符串型標(biāo)簽，利用數(shù)據(jù)庫函數(shù)，將各類基金信息以“;”為分隔符進(jìn)行拆分，再通過關(guān)鍵字檢索區(qū)分基金類型，最后根據(jù)基金類型統(tǒng)計(jì)數(shù)量。

步驟3：提取關(guān)系標(biāo)簽。利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的查詢功能實(shí)現(xiàn)。師生關(guān)系和合作關(guān)系可以直接從學(xué)者表獲取，同事和同門關(guān)系基于復(fù)雜查詢實(shí)現(xiàn)。以查詢同事關(guān)系為例，查詢學(xué)者表中所有與當(dāng)前學(xué)者具有相同單位信息的學(xué)者，將所有查詢到的學(xué)者的編號以“;”作為分隔符連接為字符串形成標(biāo)簽值。

2.3 基于能力指數(shù)的學(xué)者排名

為了使學(xué)者之間更具可比性，需要將學(xué)者按照領(lǐng)域劃分，再進(jìn)行排序?；趯W(xué)者的能力標(biāo)簽設(shè)計(jì)了一種分析學(xué)者專業(yè)能力的方法，采用能力指數(shù)衡量學(xué)者的專業(yè)能力。能力指數(shù)的計(jì)算步驟如下：

步驟1：為各個能力標(biāo)簽賦予權(quán)值，并進(jìn)行歸一化。

步驟2：對每個能力標(biāo)簽，將能力標(biāo)簽值與能力標(biāo)簽權(quán)值相乘。

步驟3：將所有能力標(biāo)簽與權(quán)值的乘積進(jìn)行加和，并以該值作為學(xué)者的能力指數(shù)。能力指數(shù)的計(jì)算公式如公式（1）所示。

式（1）中，a表示能力指數(shù)，wi表示能力標(biāo)簽權(quán)值，vi表示能力標(biāo)簽值。

以學(xué)者“楊天宇”為例，該學(xué)者所獲基金總數(shù)、國家級基金數(shù)、省級基金數(shù)、論文總數(shù)和高水平論文數(shù)分別為3、1、0、5、1，令這五類能力標(biāo)簽對應(yīng)的權(quán)重分別為0.33、0.2、0.07、0.27、0.13，根據(jù)公式（1），能力指數(shù)的計(jì)算結(jié)果為2.67。

通過爬取 “北方工業(yè)大學(xué)”計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的學(xué)者互聯(lián)網(wǎng)公開學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)，共獲得1181學(xué)者數(shù)據(jù)和202篇論文數(shù)據(jù)。包括學(xué)者的姓名、單位、主要研究領(lǐng)域、導(dǎo)師、合作作者、所獲基金、論文題目、論文發(fā)表時間、論文刊源、論文被引量、論文下載量、論文發(fā)表單位、論文關(guān)鍵詞、論文相關(guān)的基金、論文分類號等，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)清洗和去重。利用公式（1）計(jì)算各學(xué)者的能力指數(shù)，表2是能力指數(shù)排名前五的學(xué)者名單。

為了驗(yàn)證排名的有效性，基于知網(wǎng)中的學(xué)術(shù)行為數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)學(xué)者“馬禮”和“劉高軍”的學(xué)術(shù)成果，對比結(jié)果表明，前者確實(shí)相對于后者負(fù)責(zé)更多的科研項(xiàng)目，擁有更多的論文，符合排名結(jié)果。

3 行為數(shù)據(jù)可視化分析

可視化分析由數(shù)據(jù)的可視化和基于關(guān)系圖譜的數(shù)據(jù)分析兩部分內(nèi)容構(gòu)成。前者負(fù)責(zé)學(xué)術(shù)行為主體之間關(guān)系的可視化呈現(xiàn)，后者基于關(guān)系圖譜分析學(xué)術(shù)行為主體之間的關(guān)聯(lián)度，目標(biāo)是輔助相關(guān)研究成果推薦、評審專家推薦等應(yīng)用。

3.1 數(shù)據(jù)的可視化

關(guān)系圖譜是一種基于圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是由節(jié)點(diǎn)和邊組成。它利用可視化的圖譜展示實(shí)體之間的核心結(jié)構(gòu)或整體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多種信息的融合，能夠利用可視化信息為領(lǐng)域提供有價(jià)值的參考[4]。

學(xué)者之間具有的四類典型關(guān)系統(tǒng)一采用NoSQL圖形數(shù)據(jù)庫Neo4j存儲并進(jìn)行可視化的呈現(xiàn)，形成學(xué)術(shù)行為主體之間相互關(guān)系的關(guān)系圖譜。構(gòu)建學(xué)者的關(guān)系圖譜的步驟如下：

步驟1：將學(xué)者之間的四類關(guān)系數(shù)據(jù)導(dǎo)入NoSQL圖形數(shù)據(jù)庫Neo4j。

步驟2：遍歷所有學(xué)者，將其創(chuàng)建為中心節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)學(xué)者之間的關(guān)系建立實(shí)體之間相應(yīng)的連接關(guān)系。

步驟3：對節(jié)點(diǎn)和關(guān)系進(jìn)行去重處理。首先，查詢是否存在重復(fù)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)存在時去掉其中一個節(jié)點(diǎn)，并將該節(jié)點(diǎn)上的關(guān)系轉(zhuǎn)移到另一節(jié)點(diǎn)上。然后，查詢圖中任意兩點(diǎn)之間是否存在相同的關(guān)系，如果存在則刪掉多余的，只保留一個該類型的連接關(guān)系。

以單位為“北方工業(yè)大學(xué)”的學(xué)者的學(xué)術(shù)行為數(shù)據(jù)作為輸入，部分?jǐn)?shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)效果如圖2所示，圓圈代表學(xué)者，圓圈之間的有向邊代表學(xué)者之間的關(guān)系，關(guān)系的類型標(biāo)記于邊上，有向邊的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別對應(yīng)關(guān)系的起點(diǎn)和終點(diǎn)。以師生關(guān)系為例，有向邊的起點(diǎn)代表學(xué)生，終點(diǎn)代表導(dǎo)師。

3.2 基于關(guān)系圖譜的數(shù)據(jù)分析

關(guān)系圖譜的目標(biāo)在于描述現(xiàn)實(shí)世界中存在的各種實(shí)體或概念，以及實(shí)體與實(shí)體之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系[5]。由于學(xué)術(shù)行為主體之間具有多種明確的關(guān)系[6]，這些關(guān)系及其對應(yīng)的學(xué)術(shù)行為主體則可以采用關(guān)系圖譜來進(jìn)行描述。此外，由于關(guān)系圖譜可用于數(shù)據(jù)分析[7]，則可以基于學(xué)術(shù)行為主體的關(guān)系圖譜來提取學(xué)者之間關(guān)聯(lián)度，為學(xué)術(shù)領(lǐng)域的各類推薦應(yīng)用提供依據(jù)。

基于圖形數(shù)據(jù)庫提供的查詢功能，可以在已建立的學(xué)者為實(shí)體的關(guān)系圖譜上開展進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析。具體的，將對學(xué)者之間的關(guān)聯(lián)程度（即關(guān)聯(lián)度）進(jìn)行分析，分析步驟如下：

第一，選取待分析的實(shí)體，即學(xué)者。

第二，確定關(guān)聯(lián)級別，關(guān)聯(lián)級別在關(guān)系圖譜中體現(xiàn)為實(shí)體之間的路徑長度。

第三，基于圖形數(shù)據(jù)庫的查詢功能，檢索與待分析學(xué)者具有相應(yīng)關(guān)聯(lián)級別的學(xué)者列表，生成學(xué)者列表的方法如下：

由關(guān)系圖譜分析得到的學(xué)者之間的關(guān)聯(lián)級別可用于多種實(shí)際應(yīng)用。通常，關(guān)聯(lián)度較高的學(xué)者之間的研究成果具有更高的相似性，可用于相關(guān)研究成果的推薦。若再結(jié)合學(xué)者的領(lǐng)域排名，可以將具有較高關(guān)聯(lián)度并排名靠前的學(xué)者的研究成果作為推薦內(nèi)容，將具有更高的學(xué)術(shù)價(jià)值[8]。在論文或項(xiàng)目評審專家推薦的應(yīng)用中，具有較高關(guān)聯(lián)度的學(xué)者之間是要相互回避的。因此，在評審專家推薦的應(yīng)用中，需要推薦具有一定關(guān)聯(lián)度，不能具有過高關(guān)聯(lián)度的學(xué)者作為評審專家。

以“北方工業(yè)大學(xué)”的學(xué)者“馬禮”為例，采用基于關(guān)系圖譜的關(guān)聯(lián)度分析方法，圖3（a）為關(guān)系度在一級到三級之間的學(xué)者排名，圖3（b）為關(guān)系度為五級的學(xué)者排名。

基于知網(wǎng)數(shù)據(jù)集，對圖3所示結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證與分析，“馬禮”與關(guān)聯(lián)度在一到三級之間的學(xué)者的平均合作論文數(shù)量為3篇，與這些學(xué)者同時具有同事關(guān)系，且部分屬于同一學(xué)院。而與“馬禮”與關(guān)聯(lián)度為五級的學(xué)者的平均合作論文數(shù)量僅為1篇，且較少具有其他類型的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于關(guān)系圖譜的關(guān)聯(lián)度分析是可行且有效的，能夠?yàn)檠芯砍晒扑]和評審專家推薦等應(yīng)用提供依據(jù)。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于學(xué)術(shù)行為的學(xué)者排名技術(shù)，主要由基于學(xué)術(shù)行為標(biāo)簽的學(xué)者畫像與排名、行為數(shù)據(jù)可視化分析兩部分構(gòu)成?；趯W(xué)術(shù)行為標(biāo)簽的學(xué)者畫像與排名主要基于用戶畫像技術(shù)，設(shè)計(jì)了用于描述學(xué)者特征和學(xué)者之間關(guān)系的用戶行為標(biāo)簽體系，給出標(biāo)簽值的提取方法，并基于提出的學(xué)者學(xué)術(shù)能力指數(shù)實(shí)現(xiàn)了學(xué)者排名。行為數(shù)據(jù)可視化分析主要基于關(guān)系圖譜技術(shù)，學(xué)者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系采用圖形數(shù)據(jù)庫技術(shù)

存儲并進(jìn)行可視化的呈現(xiàn)，并基于學(xué)者的關(guān)系圖譜分析學(xué)者關(guān)聯(lián)關(guān)系的程度。最終，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于學(xué)術(shù)行為的學(xué)者排名技術(shù)的可行性和有效性，方法能夠?qū)崿F(xiàn)領(lǐng)域?qū)W者的排名和學(xué)術(shù)能力評估，結(jié)果可以作為學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究成果推薦、評審專家推薦等學(xué)術(shù)應(yīng)用的參考依據(jù)。

致謝：本文得到北京高等學(xué)校高水平人才交叉培養(yǎng)“實(shí)培計(jì)劃”2018年度項(xiàng)目“學(xué)術(shù)行為數(shù)據(jù)挖掘與分析”的資助，特此感謝。

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【通聯(lián)編輯：梁書】