基于成員角色的科研團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性研究

邢曉昭 鄭彥寧

中國科學技術(shù)信息研究所 北京 100038

引言

大科學時代，科研團隊是一種普遍存在的創(chuàng)新組織形式，對其的發(fā)現(xiàn)和識別是推動技術(shù)創(chuàng)新過程的有效措施之一。受到形成原因、合作基礎(chǔ)、個體水平和外部環(huán)境等因素的影響，不同的科研團隊之間具有差異性，僅對團隊成員進行發(fā)現(xiàn)是不夠的，掌握不同類型團隊、以及團隊發(fā)展不同階段的核心特質(zhì)和需求，才能有針對性地開展團隊培育和人才資助政策。團隊結(jié)構(gòu)是團隊刻畫的重要切入點，劉則淵[1]認為人才群體的結(jié)構(gòu)包括學科專業(yè)結(jié)構(gòu)、智力能級結(jié)構(gòu)、思維類型結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)等，而這些結(jié)構(gòu)最終決定了成員在科研團隊中分工結(jié)構(gòu)，即組織結(jié)構(gòu)。組織結(jié)構(gòu)是科研團隊開展科研活動的載體，這種結(jié)構(gòu)具有不顯著性和不確定性，卻又反映在成員之間相互合作的社交網(wǎng)絡(luò)中，是一個復(fù)雜系統(tǒng)。開展科研團隊結(jié)構(gòu)分析，不僅能使科研主管部門更準確地把握科研機構(gòu)的人才隊伍狀況，為政策制定提供支撐，也是對現(xiàn)有基于社交網(wǎng)絡(luò)來識別科研團隊，并剖析其合作特征的方法補充。

1 基于成員角色的科研團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性分析方法

科研團隊作為一個復(fù)雜系統(tǒng)，其從形成到發(fā)展的過程是一個自組織過程，即存在一個由無組織邊界到有組織邊界，且組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜性不斷提高的過程（本文之后提到的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性都指組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜性）。而團隊整體組織結(jié)構(gòu)下沉到每一個個體，則表現(xiàn)為成員之間的角色分工，分工的不同決定其在每次創(chuàng)新活動中的合作對象和發(fā)揮作用不同，這進而又表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)位置的差異性。本文利用這種差異性來識別成員角色，再從成員角色構(gòu)成角度對團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性進行研究。

1.1 研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外學者在對團隊進行定義的時候大多都提到了三個特質(zhì)：共同目標、專業(yè)或才能互補，以及相互依賴與協(xié)調(diào)[2-4]。科研團隊是以科學研究與開發(fā)為主要內(nèi)容，成員之間具有共同的科研目的。差異性是科研人員之間合作的根本動機，它使得團隊科研績效大于個人績效之和，同時也是結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的基礎(chǔ)。成員之間的相互合作產(chǎn)生分工，同時這些合作軌跡會映射到網(wǎng)絡(luò)空間，產(chǎn)生大量豐富而具有活力的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，如合作網(wǎng)絡(luò)，引文網(wǎng)絡(luò)等。Stviliay等[5]的研究表明學科多樣性對團隊績效具有積極影響，性別多樣性對團隊績效作用不明顯，而工作資歷的多樣性對科研績效有負效應(yīng)。Bai X等[6]指出，地理距離也會影響團隊績效。徐婧等[7]提出了基于年齡分布、 教育背景、合作模式三個維度的科研群體結(jié)構(gòu)特征分析模型。李綱等[8]提出一種科研團隊發(fā)現(xiàn)方法：首先對合著網(wǎng)絡(luò)進行中心性分析識別團隊領(lǐng)導(dǎo)人，其次基于派系分析識別團隊核心成員，最后通過滾雪球方法識別團隊非核心成員。上述研究主要從團隊的人口統(tǒng)計學特征來分析團隊結(jié)構(gòu)，或基于角色對團隊成員進行發(fā)現(xiàn)，基于成員角色來揭示團隊整體組織結(jié)構(gòu)的研究較少。此外，社會網(wǎng)絡(luò)分析中的一些理論與方法，如網(wǎng)絡(luò)位置理論和社團發(fā)現(xiàn)算法等可以更好地被用于科研團隊識別。本文通過對團隊自組織演化過程的分析，提出一種研究科研團隊結(jié)構(gòu)的新視角：基于成員角色來測度科研團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性程度，而成員角色通過其所處的網(wǎng)絡(luò)位置識別，以期為科研團隊識別和探析團隊演化規(guī)律提供借鑒。

1.2 研究方法

1.2.1 科研團隊的自組織演化過程

科研團隊是由于科學家的自由探索與自發(fā)合作而形成的，科學家根據(jù)自身的興趣、條件，以及周圍同行的研究做出選擇，以達到提升科研效率的目的，而個體選擇在更高層次上達到了擴展科學共同體整體成就的效果。個體選擇的不確定性以及其對團隊整體表現(xiàn)的非線性影響決定了科研團隊的復(fù)雜性，而自組織是復(fù)雜性的特性之一[9]。吳彤[9]認為，自組織作為一種過程演化的哲學上的概念抽象，包含著三類過程：1.由非組織到組織的過程演化；2.由組織程度低到組織程度高的過程演化；3.在相同組織層次上由簡單到復(fù)雜的演化。周躍進等[10]提出自組織團隊具有開放性、自主性、適應(yīng)性、復(fù)雜性、非線性、動態(tài)性等特征。

科研團隊的自組織演化過程，是一個在內(nèi)部機制的驅(qū)動下，由無序向有序、由低級向高級，不斷提高自身復(fù)雜性和成員分工精細度的發(fā)展過程。在科研團隊成立初期或處于雛形階段時，成員之間根據(jù)興趣結(jié)合，地位相對平等，而且溝通交流很充分，不同思想的碰撞是重大創(chuàng)新萌芽的沃土。但成員各據(jù)一方、合作具有隨機性，此時團隊的組織特性不明顯，呈現(xiàn)無序的狀態(tài)。隨著其與環(huán)境進行物質(zhì)、能量和信息的交換，系統(tǒng)中的新元素與原有元素發(fā)生相互作用，使系統(tǒng)遠離平衡態(tài)，向有序方向發(fā)展。這一過程可以抽象為團隊成員按照某種簡單的機制與新成員連接，以及原有成員之間的鏈接增長過程。新成員具有擇優(yōu)連接性，就是當新成員加入時，更易選擇與那些連通度大的重要成員合作，即富者愈富現(xiàn)象。成員之間具有競爭性：成員在團隊中的成長速度和角色并不單獨依賴于他加入的時間，還與他自身的一些本質(zhì)特性有關(guān)。例如，有些人就更加善于在短時間內(nèi)聚集資源、獲得大量鏈接。由于在能力、性格、社會地位等方面存在差異，成員之間在不斷的磨合過程中出現(xiàn)角色分化，中心人物形成，并以該人物為主組織創(chuàng)新活動。隨著團隊的成長和新成員的加入，團隊規(guī)模增大并繼續(xù)遠離平衡態(tài)，團隊成員受興趣愛好及合作偏好的影響形成不同的技術(shù)小組，成員分工進一步細化，組織復(fù)雜性和有序程度進一步提高。此時，團隊會進入一個較為高產(chǎn)的時期，團隊運行效率大大提升。之后，團隊會向成熟階段發(fā)展，成熟團隊管理有序、等級森嚴，成員分工很細、核心成員較為穩(wěn)定。成熟團隊的運行效率很高，但是資源分布不均勻，少部分人掌握大部分資源，并享受大部分利益，這使團隊在接下來會面臨分裂或者組織層次的躍升。

1.2.2 基于成員角色識別科研團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性

科研團隊通過自組織的方式演化，系統(tǒng)才能發(fā)展出原來沒有的特性、功能和結(jié)構(gòu)，這就意味著復(fù)雜性的增長。林淵博[11]從水平復(fù)雜性、垂直復(fù)雜性和空間復(fù)雜性三個維度建立了企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜性評價指標體系?？蒲袌F隊的自組織演化過程映射于網(wǎng)絡(luò)空間，表現(xiàn)為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)演化的自組織現(xiàn)象，很多學者通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵來測度復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性[12-14]。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的本質(zhì)是度量網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的差異性，從而弱化了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的重要性差別。對于一支科研團隊來說，與普通成員之間的差異性相比，我們更關(guān)心那些核心成員，比如他們是否已經(jīng)出現(xiàn)，以及他們之間是如何分工的，因為這些才是一個團隊發(fā)展階段的重要標志。

在社會學意義上，角色之所以重要，是因為它向我們展示了個體行動所遵循的規(guī)則模式。而個體所扮演的角色是以成員間彼此交互的形式存在的，是由其所處的社交網(wǎng)絡(luò)中的位置決定的，同一位學者在不同科研團隊中可能扮演不同角色，因此網(wǎng)絡(luò)位置的劃分是角色識別的基礎(chǔ)[15]。網(wǎng)絡(luò)位置的劃分主要考察各個位置成員接收和發(fā)送關(guān)系，基于結(jié)構(gòu)對等性原則，把相似的行動者分到互斥的派別中。Burt[16]將網(wǎng)絡(luò)位置分為四類：孤立位置、領(lǐng)導(dǎo)者位置、終結(jié)者位置和追隨者位置。Wasserman等[17]在此基礎(chǔ)上細化了四類位置的定義，并將各個位置的規(guī)?？紤]在內(nèi)。本文在劃分成員角色時將借鑒上述分類方法。

2 測度方法研究

成員在整個團隊中的角色是由其在每次創(chuàng)新活動中扮演的角色積累而成。在每次創(chuàng)新活動中，成員可能扮演三種角色：1.領(lǐng)導(dǎo)者2.參與者3.缺席者。一般而言，在一件科技成果中所有署名者至少扮演參與者角色，而第一署名人主導(dǎo)整個研究并扮演與其他署名人不同的角色，因此科研合作網(wǎng)絡(luò)可以被用于識別成員角色。本文假設(shè)，第一署名人在本次創(chuàng)新活動中扮演領(lǐng)導(dǎo)者角色，其他署名人扮演參與人角色，其他署名人對第一署名人是支持的關(guān)系，構(gòu)建從其他署名人指向第一署名人的有向合作網(wǎng)絡(luò)。

2.1 成員角色識別

本文通過考察團隊成員的領(lǐng)導(dǎo)力和配合力來確定其角色。在團隊內(nèi)有向合作網(wǎng)絡(luò)中，成員節(jié)點的帶權(quán)重入度（Indegree）表示其在歷次創(chuàng)新活動中獲得其他成員支持的總次數(shù)，綜合考慮了個人生產(chǎn)力及能夠獲得的人力資源，可以作為領(lǐng)導(dǎo)力的綜合考量指標。成員節(jié)點的帶權(quán)重出度（Outdegree）表示該成員支持其他團隊成員的總次數(shù)，可以作為配合力的考察指標。將成員角色定義為領(lǐng)導(dǎo)者、中介者、技術(shù)骨干、主要參與人、一般參與人和外圍成員6中類型，其中領(lǐng)導(dǎo)者、中介者、技術(shù)骨干為核心成員，主要參與人、一般參與人和外圍成員為非核心成員，角色識別標準如表1所示。

表1 團隊成員角色特點及識別標準

2.2 結(jié)構(gòu)復(fù)雜性判別

本文通過科研團隊中包含的核心成員角色種類來反映其組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性程度。根據(jù)核心成員的所有角色可能性，結(jié)構(gòu)復(fù)雜性包含四個等級。沒有核心成員的團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性為1，有一類核心成員的團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性為2；有兩類核心成員的團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性為3；有三類核心成員的團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性為4。

3 實證——以電動汽車領(lǐng)域?qū)＠l(fā)明人團隊為例

論文和專利是科學研究中兩種最為重要的經(jīng)過認定且公開發(fā)表的成果形式，論文中主要記載科學理論成果，而專利中蘊含了豐富的應(yīng)用技術(shù)成果。目前，科研團隊識別主要以論文作為數(shù)據(jù)來源。專利文獻內(nèi)容的專業(yè)性和技術(shù)性較強，需要更為持續(xù)的研究，因此發(fā)明人之間的合作也更加穩(wěn)定，具有進行團隊挖掘的價值。本文以電動汽車領(lǐng)域?qū)＠l(fā)明人團隊為例開展應(yīng)用分析。

3.1 數(shù)據(jù)來源與實驗步驟

實證數(shù)據(jù)來源于中國科學技術(shù)信息研究所《電動汽車專題數(shù)據(jù)庫》，共采集獲得1988-2017年間申請的中國專利6832條，涉及專利發(fā)明人9403名。由于發(fā)明人存在重名現(xiàn)象，基于專利申請人、申請地址和合作者對發(fā)明人進行重名消解處理，最終獲得發(fā)明人10227位。對專利申請人進行拆分，最終獲得電動汽車領(lǐng)域申請人2747個，包含發(fā)明人合作關(guān)系的1523個，其中機構(gòu)1226家，自然人297位。

詳細研究步驟如表2所示。受到物理距離和管理體制等因素影響，緊密的科研合作更容易發(fā)生在同一機構(gòu)的成員之間。為限定研究邊界，實證研究中依次基于單個專利申請人的無向合作網(wǎng)絡(luò)來發(fā)現(xiàn)科研團隊成員。Louvain算法是Blondel等[18]于2008年提出的一種基于模塊度最大化的啟發(fā)式社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法，具有效果好、效率高和容易實現(xiàn)等優(yōu)點，本文采用該算法對社團進行劃分。從團隊內(nèi)有向合作網(wǎng)絡(luò)中識別成員角色和團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，識別方法如第2章所述。

表2 研究步驟

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 成員角色識別結(jié)果

2201支團隊中共包含領(lǐng)導(dǎo)者角色110個，中介者角色83個，技術(shù)骨干2487個，主要參與人1467個，一般參與人5951個，外圍成員488個。一般參與人數(shù)量最多，在所有角色中占比56%，核心成員整體占比25%。同一發(fā)明人在不同的團隊中可能扮演不同的角色，比如任勇在重慶長安汽車股份有限公司0號團隊中扮演中介者角色，而在重慶大學1號團隊中扮演主要參與人角色（見圖1），任勇本人隸屬于長安汽車，但與重慶大學的研究者密合作密切，因此成為兩個團隊的媒介之一。

圖1 重慶長安汽車股份有限公司0號團隊和重慶大學1號團隊合作網(wǎng)絡(luò)圖

3.2.2 各類團隊特征分析

結(jié)構(gòu)復(fù)雜性為1的團隊中沒有形成中心人物，成員之間的關(guān)系較為平等，這一般是團隊創(chuàng)立之初所處的狀態(tài)；結(jié)構(gòu)復(fù)雜性為2的團隊開始出現(xiàn)層級分化，形成核心成員和非核心成員。核心成員可能是一位技術(shù)骨干、多位技術(shù)骨干甚至領(lǐng)導(dǎo)者，非核心成員可能是一般參與人、主要參與人或外圍成員，這類團隊是一支穩(wěn)定科研團隊的初級階段；結(jié)構(gòu)復(fù)雜性為3的團隊中包含兩類核心成員：領(lǐng)導(dǎo)者和技術(shù)骨干，或者中介者和技術(shù)骨干，后一種情況下中介者近似領(lǐng)導(dǎo)者角色。團隊由三個層級構(gòu)成，并出現(xiàn)技術(shù)分組，領(lǐng)導(dǎo)者領(lǐng)導(dǎo)整個團隊，而技術(shù)骨干領(lǐng)導(dǎo)一個技術(shù)小組，這類團隊是一支穩(wěn)定科研團隊的中級階段；結(jié)構(gòu)復(fù)雜性為4的團隊是經(jīng)過長期發(fā)展演化，和成員間不斷磨合碰撞而形成的，是一支穩(wěn)定科研團隊的高級階段。團隊中包含領(lǐng)導(dǎo)者、中介者和技術(shù)骨干，中介者有時候輔助領(lǐng)導(dǎo)者，充當領(lǐng)導(dǎo)者和技術(shù)骨干之間媒介，有時候是整個團隊的靈魂和核心，身份凌駕于領(lǐng)導(dǎo)者之上。如清華大學4號團隊（如圖10所示），中介者歐陽明高是中國科學院院士，兩位領(lǐng)導(dǎo)者楊福源和徐梁飛都是清華大學汽車工程系車用動力方向的高級研究人員，其中徐梁飛是歐陽明高的博士，并且7位技術(shù)骨干中有5位是歐陽明高的博士，由此可見該團隊是一支以中介者歐陽明高為核心而組織起來的團隊。

圖2 清華大學4號團隊合作網(wǎng)絡(luò)圖

在結(jié)構(gòu)復(fù)雜性為1的團隊中，有些團隊所有成員都是外圍成員，團隊成員之間沒有相互支持的行為發(fā)生。其形成的原因主要是由于這些外圍成員共同支持少數(shù)中心人物，彼此之間沒有相互支持，但是中心人物并沒有和他們分在一個團隊。在結(jié)構(gòu)復(fù)雜性2的團隊中，有些團隊只進行過一次合作，成員之間的合作狀態(tài)及合作模式都是暫時，它們未來可能會向結(jié)構(gòu)復(fù)雜性升高或降低的方向發(fā)展，也可能因為成員之間的合作終止而消失。我們將這兩類特殊的團隊分別稱為邊緣型團隊和臨時型團隊，并對其進行單獨探討。

基于成員角色構(gòu)成對團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性進行判別，共得到復(fù)雜性程度為1的團隊111支（5.04%），其中邊緣型團隊100支（4.54%）；復(fù)雜性程度為2的團隊1994支（90.6%），其中臨時型團隊1319支（59.93%）；復(fù)雜性程度為3的團隊67支（3.04%）；復(fù)雜性程度為4的團隊29支(1.32%)。由此可知，包含一類核心成員的二級結(jié)構(gòu)是構(gòu)成國內(nèi)電動汽車領(lǐng)域科研團隊的最主要結(jié)構(gòu)類型，而其中大多數(shù)團隊是僅合作過一次的臨時型團隊，該類團隊占到總數(shù)的一半以上。

各種類型團隊的基本指標如表4所示。隨著結(jié)構(gòu)復(fù)雜性增長，團隊中成員數(shù)量、專利產(chǎn)出、團隊年齡和包含的角色類型數(shù)依次增長，而網(wǎng)絡(luò)密度依次降低。由此可知，隨著科研團隊從創(chuàng)立向組織化方向發(fā)展，團隊的組織復(fù)雜性程度提高，層級越來越多，同時呈現(xiàn)出規(guī)模增大、產(chǎn)量提高、成員分工細化，成員之間交流減少的總體趨勢。邊緣型和臨時型團隊作為兩種特殊類型的團隊，其成員數(shù)量、專利產(chǎn)出、平均角色類型低于總體平均值。

表4 不同結(jié)構(gòu)復(fù)雜性團隊的基本指標

3.3 科研團隊演化的動力

團隊成員之間的相互競爭與合作，會使團隊內(nèi)部產(chǎn)生一種統(tǒng)一的“力量”，推動團隊結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變。這種統(tǒng)一的“力量”即為序參量。序參量并不是系統(tǒng)中某個占支配地位的子系統(tǒng)，而是通過大量子系統(tǒng)的集體運動而產(chǎn)生，序參量形成后反過來對子系統(tǒng)起支配作用。許多系統(tǒng)在以上過程中，形成的序參量不止一個，這些序參量之間的協(xié)同帶來系統(tǒng)的演化。曾衛(wèi)明[19]認為影響科研團隊自組織演化中熵變的因素可歸為三類：（1）科技創(chuàng)新能力，主要保證團隊開放性。（2）組織管理能力，使團隊不斷地遠離平衡狀態(tài)。（3）市場能力，影響團隊的非線性和隨機漲落。在團隊發(fā)展的不同階段，各序參量的重要程度及協(xié)同方式也會有發(fā)生變化。當團隊處于初級階段（即復(fù)雜性為0或為1）時，科技創(chuàng)新能力的提高至關(guān)重要。這時團隊尚未形成明確的科研目標，也沒有穩(wěn)定的資金來源，只有不斷積累知識和經(jīng)驗，培養(yǎng)團隊的優(yōu)勢和特色，在業(yè)內(nèi)樹立口碑，才能吸引更多資源注入。當團隊處于中級階段（即復(fù)雜性為2）時，組織管理能力的優(yōu)化更為關(guān)鍵。經(jīng)過初級階段的適應(yīng)和磨合，這一階段的團隊一般已經(jīng)獲得一定規(guī)模的項目資助，只有合理安排和協(xié)調(diào)組織項目過程，激發(fā)成員積極性，使合作價值最大化，才能高效、保質(zhì)完成項目任務(wù)。當團隊處于高級階段（即復(fù)雜性為3）時，成員之間的合作相對穩(wěn)定，管理制度和文化氛圍已經(jīng)形成，但成員期待從團隊中獲得成長和新的機遇，團隊面臨轉(zhuǎn)型，這時市場能力成為首要的序參量，市場能力決定團隊的項目機會。

基于協(xié)同學思想與自組織理論，當團隊成員以科研項目目標為導(dǎo)向、在競爭與合作中形成能夠充分發(fā)揮潛能的分工、并與外部環(huán)境協(xié)調(diào)一致時，動機、需求、能力和耐力才能結(jié)合產(chǎn)生一種特殊的協(xié)同力推動整個團隊發(fā)展。

4 結(jié)論與展望

科研團隊的自組織演化過程從微觀角度表現(xiàn)為成員分工的精細化，從宏觀角度表現(xiàn)為復(fù)雜性的增長，本文提出一種基于成員角色的團隊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性分析方法：首先通過成員所處網(wǎng)絡(luò)位置判別成員角色.其次通過團隊內(nèi)角色構(gòu)成判別其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性程度。并進一步提出了基于科研合作網(wǎng)絡(luò)的定量測度方法，將科研團隊成員劃分為領(lǐng)導(dǎo)者、中介者、技術(shù)骨干、主要參與人、一般參與人和外圍成員6種角色，將科研團隊的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性劃分為4個等級。最后，針對電動汽車領(lǐng)域?qū)＠l(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)開展實證研究，對不同結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的科研團隊特征進行了分析，并針對邊緣型和臨時型兩類特殊團隊進行了單獨討論。結(jié)果顯示：復(fù)雜性程度越高的科研團隊，呈現(xiàn)出規(guī)模更大、產(chǎn)量更高、存續(xù)時間更長、分工更細和內(nèi)部交流更少等特征，這些特征與科研團隊自組織演化的理論推演吻合，說明基于成員角色的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性分析方法對于識別科研團隊結(jié)構(gòu)具有良好效果。

本研究對于團隊自組織過程的考察仍屬于靜態(tài)視角，下一步將基于社會網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)演化識別方法跟蹤每一支科研團隊的演變過程。用于實證研究的專利數(shù)據(jù)存在一定局限性，下一步將考慮采用國際專利數(shù)據(jù)庫，并選取兩到三個領(lǐng)域進行對比研究。