2018—2020年我國安全科學(xué)的研究態(tài)勢：產(chǎn)出、合作與熱點

李 杰，伊宏艷

(1.中國科學(xué)院 文獻情報中心，北京 100190；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 葫蘆島 125105)

不同國家或地區(qū)學(xué)者論文的發(fā)表情況已經(jīng)成為衡量區(qū)域產(chǎn)出和研究態(tài)勢的基本指標(biāo)之一，能夠揭示區(qū)域特定研究的活躍程度和研究產(chǎn)出績效。LIU等[1]對我國1986—1990年天文學(xué)論文產(chǎn)出進行分析，揭示了該時期我國天文學(xué)領(lǐng)域研究的基本態(tài)勢。XU等[2]基于MEDLINE數(shù)據(jù)庫，對我國神經(jīng)科學(xué)的研究態(tài)勢進行了分析，回顧了1984—2001年我國該時期神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展情況。余莉[3]通過SSCI數(shù)據(jù)庫，對SSCI收錄的我國社會科學(xué)文獻的基本狀況進行了研究，為我國學(xué)者認(rèn)識我國社會科學(xué)的國際研究態(tài)勢和影響力提供了基礎(chǔ)依據(jù)。此外，大量學(xué)者針對我國相關(guān)科研的產(chǎn)出與合作也進行了分析，促進了學(xué)者對相關(guān)領(lǐng)域研究態(tài)勢的認(rèn)識[4-5]。安全科學(xué)領(lǐng)域?qū)W者論文的產(chǎn)出情況，同樣表征了過去一段時間學(xué)者對安全問題的研究和關(guān)注情況。李杰等[6]借助2008—2017年的國際安全期刊論文數(shù)據(jù)，首次對國內(nèi)外的安全科學(xué)研究態(tài)勢進行了全面分析，隨后又在綜合卷的研究基礎(chǔ)上進一步采集了國內(nèi)外火災(zāi)安全期刊的數(shù)據(jù)，分析了國內(nèi)外火災(zāi)科學(xué)的研究態(tài)勢[7]。

1 材料與方法

2021年1月24日，從科睿唯安的Web of Science平臺中，按照文獻[6]的安全科學(xué)綜合期刊列表，采集了全球?qū)W者在2018—2020年發(fā)表的9 722篇安全期刊論文，并在該數(shù)據(jù)集中提取了我國學(xué)者所發(fā)表的2 510篇論文。以這2 510篇論文為對象，應(yīng)用文獻計量和知識圖譜的方法對其進行分析。文獻計量學(xué)方法是指采用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等量化分析方法，對科技文獻的相關(guān)指標(biāo)進行分析，以挖掘和呈現(xiàn)科學(xué)技術(shù)研究特征的領(lǐng)域?？茖W(xué)知識圖譜方法則是在文獻計量學(xué)和數(shù)據(jù)可視化的背景下發(fā)展起來的文獻分析方法，是目前文獻計量分析的前沿方法。劉則淵等[8]將知識圖譜定義為：以知識領(lǐng)域為研究對象，以顯示知識的發(fā)展進程與結(jié)構(gòu)關(guān)系為目的的一種圖形。筆者所分析的對象知識域為2018—2020年我國學(xué)者在23本安全綜合期刊上發(fā)表的論文，并通過這些論文來揭示過去三年我國學(xué)者論文的產(chǎn)出和合作態(tài)勢。

利用VOSviewer[9]和自主開發(fā)的BAT科技文本分析工具對數(shù)據(jù)進行處理。VOSviewer是萊頓大學(xué)科學(xué)技術(shù)元勘中心開發(fā)的針對科技文本數(shù)據(jù)進行量化分析和可視化展示的工具，在科學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。筆者主要利用VOSviewer提供的期刊耦合，國家/地區(qū)、機構(gòu)、作者的產(chǎn)出和合作，產(chǎn)出的研究熱點進行分析和可視化。BAT軟件則主要用來對數(shù)據(jù)進行提取和預(yù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Web of Science格式，用于進一步在VOSviewer中的深入挖掘和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 時間產(chǎn)出趨勢

2018—2020年，我國學(xué)者產(chǎn)出安全科學(xué)論文2 510篇，總量全球第一(美國2 350篇，排名第二)。2018—2020年我國安全科學(xué)論文產(chǎn)出趨勢如圖1所示，可以看出我國安全科學(xué)研究的論文產(chǎn)量在逐年增加，且占全球論文份額也在提高。在時間趨勢上，我國的論文產(chǎn)出總量與全球總量趨勢一致，均呈增長趨勢。我國學(xué)者的論文量占全球論文總量的比例都在20%以上，且呈逐年增長的趨勢，2020年我國安全科學(xué)論文占比達到28.39%。

圖1 2018—2020年我國安全科學(xué)論文產(chǎn)出趨勢

2.2 期刊產(chǎn)出分布

圖2 我國學(xué)者發(fā)表安全科學(xué)論文所在國際期刊的耦合網(wǎng)絡(luò)

通過對23本樣本期刊進行耦合分析(對應(yīng)的耦合網(wǎng)絡(luò)如圖2所示)，將期刊劃分為過程安全、安全科學(xué)與事故預(yù)防、可靠性與系統(tǒng)安全、風(fēng)險與災(zāi)害研究4個大類。其中，我國學(xué)者的論文主要發(fā)表在《過程安全與環(huán)境保護》(468篇，占18.6%)、《可靠性工程與系統(tǒng)安全》(412篇，占16.4%)、《工業(yè)過程損失預(yù)防雜志》(293篇，占11.7%)、《安全科學(xué)》(278篇，占11.1%)、《事故分析與預(yù)防》(224篇，占8.9%)、《IEEE可靠性匯刊》(167篇，占6.7%)等期刊上。前6本期刊的載文量占我國國際論文數(shù)量的73.4%。在23個樣本期刊中，我國學(xué)者在《IEEE可靠性匯刊》上的發(fā)文量達到該期刊總載文量的55.9%，在《風(fēng)險與可靠性雜志》的發(fā)文量達到該期刊總載文量的50.3%，可見這兩本期刊在2018—2020年有一半以上的論文來自我國。此外，我國學(xué)者在《工業(yè)過程損失預(yù)防雜志》(占44.9%)、《過程安全與環(huán)境保護》(占40.5%)、《可靠性工程與系統(tǒng)安全》(占35.6%)、《隨機環(huán)境研究與風(fēng)險評估》(占31.1%)的發(fā)文量也超過了30%。我國學(xué)者國際期刊論文發(fā)表情況如圖3所示。

2.3 空間產(chǎn)出與合作

在國家或地區(qū)的合作與產(chǎn)出層面上，2018—2020年我國發(fā)表的安全國際期刊論文與67個國家或地區(qū)建立了廣泛的合作關(guān)系，合作的主要國家或地區(qū)如圖4所示。在整個時間區(qū)間，我國與美國合作了340篇論文，占到我國發(fā)文總數(shù)的13.35%，隨后依次是澳大利亞(125篇，占4.98%)、加拿大(105篇，占4.18%)和英國(103篇，4.10%)。從合作時序分布來看，美國、澳大利亞、加拿大和英國與我國的合作論文數(shù)始終排在前4位，是我國安全科學(xué)國際論文產(chǎn)出的主要合作對象。

我國安全科學(xué)國際期刊論文的機構(gòu)產(chǎn)出合作分布如圖5所示，可以看出產(chǎn)出合作以高產(chǎn)機構(gòu)形成了不同的合作群落。2018—2020年，我國發(fā)文排名前10的機構(gòu)依次是中國礦業(yè)大學(xué)(121篇)、清華大學(xué)(121篇)、中國科學(xué)院(107)、北京航空航天大學(xué)(95)、南京工業(yè)大學(xué)(82)、中南大學(xué)(76)、電子科技大學(xué)(74)、同濟大學(xué)(71)、北京理工大學(xué)(69)、東南大學(xué)(63)。以代表性的高產(chǎn)機構(gòu)中國礦業(yè)大學(xué)和清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中南大學(xué)、中國科學(xué)院、南京工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)和電子科技大學(xué)形成了7個不同的合作群。同時，在我國的合作網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了一批國際機構(gòu)，如荷蘭代爾夫特理工大學(xué)、以色列電力公司、美國麻省大學(xué)、比利時安特衛(wèi)普大學(xué)和魯汶大學(xué)。這些國際機構(gòu)，在我國安全科學(xué)研究的國際化進程中發(fā)揮了重要的作用。

圖3 我國學(xué)者國際期刊論文發(fā)表情況

圖4 2018—2020年與我國合作的主要國家或地區(qū)

圖5 我國安全科學(xué)國際期刊論文的機構(gòu)合作分布

我國安全科學(xué)國際期刊論文機構(gòu)產(chǎn)出20強如圖6所示。2018年，中國科學(xué)院以發(fā)文39篇排名第一，隨后依次為北京航空航天大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、電子科技大學(xué)和中國石油大學(xué)。2019年，中國科學(xué)院排名下降到第三，而中國礦業(yè)大學(xué)和清華大學(xué)在國際發(fā)文中開始表現(xiàn)突出，排名分別上升到第一和第二。2020年，清華大學(xué)發(fā)文排名上升到第一，南京工業(yè)大學(xué)的排名顯著上升至第二(2018年排名第19，2019年排名未進入20強)，而中國礦業(yè)大學(xué)的排名由2019年的第一下降到2020年的第四。

圖6 我國安全科學(xué)國際期刊論文機構(gòu)產(chǎn)出20強

2.4 作者產(chǎn)出與合作

2018—2020年，我國安全科學(xué)國際期刊論文的作者合作網(wǎng)絡(luò)如圖7所示。過去三年，來自常州大學(xué)的Jiang Juncheng發(fā)表論文44篇，位于我國學(xué)者發(fā)文排名的第一位，其主要從事化工過程的安全研究，研究成果主要發(fā)表于《工業(yè)過程損失預(yù)防雜志》(23篇)、《過程安全與環(huán)境保護》(12篇)、《安全科學(xué)》(5篇)和《過程安全進展》(5篇)等期刊上。排名第二的是北京科技大學(xué)的Peng Rui，其主要從事系統(tǒng)可靠性分析與優(yōu)化、系統(tǒng)的保護和維修策略研究，研究成果主要發(fā)表于《可靠性工程與系統(tǒng)安全》(19篇)、《風(fēng)險與可靠性雜志》(4篇)和《IEEE可靠性匯刊》(3篇)等期刊上。來自我國臺灣云林科技大學(xué)從事過程安

圖7 2018—2020年我國國際期刊論文的作者合作網(wǎng)絡(luò)

全研究的Shu Chimin與我國大陸學(xué)者合作發(fā)表了27篇論文。來自中國石油大學(xué)(華東)的Chen Guoming發(fā)文22篇，主要發(fā)表在《工業(yè)過程損失預(yù)防雜志》(13篇)、《過程安全與環(huán)境保護》(8篇)和《安全科學(xué)》(1篇)。來自中國礦業(yè)大學(xué)從事煤與瓦斯研究的Wang Kai發(fā)文21篇，主要發(fā)表在《過程安全與環(huán)境保護》(12篇)、《工業(yè)過程損失預(yù)防雜志》(6篇)和《過程安全進展》(3篇)。來自南京工業(yè)大學(xué)的Wang Zhirong發(fā)文21篇，主要發(fā)表在《工業(yè)過程損失預(yù)防雜志》(6篇)、《過程安全與環(huán)境保護》(6篇)、《過程安全進展》(5篇)和《安全科學(xué)》(3篇)。

在這些高產(chǎn)學(xué)者中，我國學(xué)者與國外學(xué)者進行了廣泛的合作。代表性的國外學(xué)者有以色列電力公司從事可靠性研究的Levitin Gregory(合作發(fā)文35篇)、荷蘭代爾夫特理工大學(xué)從事過程安全的Reniers Genserik(合作發(fā)文28篇)、美國麻省大學(xué)從事可靠性研究的Xing Liudong(合作發(fā)文27篇)、意大利米蘭理工大學(xué)Zio Enrico(合作發(fā)文16篇)、加拿大紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)從事過程安全與風(fēng)險研究的Khan Faisal(合作發(fā)文15篇)、美國中弗羅里達大學(xué)從事交通安全研究的Abdel-Aty Mohamed(合作發(fā)文14篇)。

2.5 熱點產(chǎn)出分布

論文的關(guān)鍵詞是學(xué)者在發(fā)表論文時根據(jù)研究主題選取的能夠代表研究內(nèi)容的術(shù)語或詞組，是論文內(nèi)容的高度凝聚。因此，對高頻關(guān)鍵詞的分析，能夠表征所分析論文集合的熱點內(nèi)容。通過VOSviewer提取2018—2020年關(guān)鍵詞詞頻不小于10次的384個關(guān)鍵詞，繪制我國國際期刊論文熱點關(guān)鍵詞的密度圖，如圖8所示。關(guān)鍵詞的節(jié)點越大，則關(guān)鍵詞在論文中出現(xiàn)的頻次越高。詞頻排名前10的關(guān)鍵詞分別為Modeling(建?；蚰Ｐ停?55次)、Systems(系統(tǒng)，231次)、Optimisation(優(yōu)化，177次)、Reliability(可靠性，165次)、Performance(表現(xiàn)或績效，157次)、Risk(風(fēng)險，154次)、Behavior(行為，143次)、Safety(安全，136次)、Impact(沖擊或影響，122次)和Simulation(仿真，122次)。這些高頻關(guān)鍵詞直接反映了建模類論文在我國學(xué)者論文中占有較高比例，而仿真是我國學(xué)者常用的方法。在整個研究主題中，我國學(xué)者研究的熱點主題包含系統(tǒng)安全與風(fēng)險、優(yōu)化問題、可靠性問題和行為研究(包含人的行為、實驗中燃燒等行為)等方面。

圖8 2018—2020年我國國際期刊論文的熱點關(guān)鍵詞

2018—2020年我國安全科學(xué)國際期刊論文的關(guān)鍵詞聚類結(jié)果顯示，過去三年我國安全科學(xué)研究集中在5個方面：① 燃燒、爆炸和煤礦安全，在該聚類中數(shù)值模擬、仿真和計算流體力學(xué)(CFD)是主要研究方法。②可靠性，在該聚類中建模、優(yōu)化、可靠性、設(shè)計、算法、網(wǎng)絡(luò)、失誤、退化和維修性是熱點研究內(nèi)容，建模、優(yōu)化和算法是核心的研究方法。③災(zāi)害、安全與風(fēng)險管理，在該聚類中，安全與風(fēng)險的績效(表現(xiàn))、氣候變化、脆弱性、韌性、感知和地震等是研究的熱點內(nèi)容，文獻計量學(xué)、結(jié)構(gòu)方程模型、地理信息系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)是主要研究方法。④系統(tǒng)安全與風(fēng)險評價，在該聚類中，研究熱點主要集中在風(fēng)險評估、事故研究、不確定性、決策等，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析、事故樹和層次分析法是主要研究方法。⑤交通安全，熱點研究主題為碰撞、傷害嚴(yán)重程度、司機、道路、車輛和速度等涉及交通安全的內(nèi)容，常用的分析方法為預(yù)測、支持向量機、機器學(xué)習(xí)、回歸分析、分類、統(tǒng)計分析等。

3 結(jié)論

(1)2018—2020年，我國安全科學(xué)國際期刊論文呈增長趨勢。過去三年我國學(xué)者的年產(chǎn)出論文量占國際期刊論文總量的比例均超過了20%，2020年占比達到28.39%，可見我國已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)安全科學(xué)研究最為活躍的國家之一。

(2)我國安全科學(xué)國際期刊論文主要發(fā)表在過程安全、安全科學(xué)與事故預(yù)防、可靠性與系統(tǒng)安全、風(fēng)險與災(zāi)害4類期刊群。來自期刊《過程安全與環(huán)境保護》《可靠性工程與系統(tǒng)安全》《工業(yè)過程損失預(yù)防雜志》《安全科學(xué)》《事故分析與預(yù)防》《IEEE可靠性匯刊》的論文占總論文的73.4%，是我國安全學(xué)科領(lǐng)域?qū)W者發(fā)表論文的核心載體。

(3)在空間產(chǎn)出維度上，我國在國際安全科學(xué)中與其他國家或地區(qū)建立了廣泛的合作關(guān)系，其中美國、澳大利亞、加拿大和英國是我國安全科學(xué)研究的主要合作伙伴。在機構(gòu)層面上，中國礦業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)院、北京航空航天大學(xué)和南京工業(yè)大學(xué)等是我國安全科學(xué)國際期刊論文的核心產(chǎn)出機構(gòu)。

(4)在作者維度上，以高產(chǎn)學(xué)者為核心形成了多個群落。其中，常州大學(xué)的Jiang Juncheng以44篇論文排第一位，年均發(fā)文14.7篇，北京科技大學(xué)從事可靠性研究的Peng Rui和中國石油大學(xué)從事過程安全研究的Chen Guoming也表現(xiàn)突出。從作者分布來看，從事過程安全與可靠性研究的學(xué)者是我國國際論文發(fā)表的主要研究力量，在國際上具有較高的學(xué)術(shù)影響力。

(5)在研究熱點分布上，模型或建模是我國學(xué)者發(fā)表國際期刊論文的重要方法。研究熱點主題集中在系統(tǒng)、可靠性、行為等方面，研究熱點采用的方法主要為建模、優(yōu)化和仿真。研究熱點被劃分為燃燒、爆炸和煤礦安全，可靠性，災(zāi)害、安全與風(fēng)險管理，系統(tǒng)安全與風(fēng)險評價和交通安全5個方面。