基于SCI论文合著分析的国际页岩气科学合作研究

景民昌

〔摘要〕以SCI数据库收录的页岩气文献为数据来源，利用社会网络分析方法，对其论文合著进行研究，探讨页岩气研究的国际合作特征。将页岩气领域的35个国家划分成5种类型，每种类型有着不同的科研合作特征，认为Ⅰ型和Ⅱ型位于国际合作网络的核心位置，是页岩气研究的主要力量；Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型位于合作网络的边缘，是页岩气研究的外围力量；并从论文数量、国家合作两个角度对我国和美国的页岩气研究进行比较，为我国页岩气研究与发展提供参考。

〔关键词〕国际合作；页岩气；社会网络分析；共现；科学引文索引

页岩气作为一种新型能源，在美国的成功开发，不仅使得其一跃成为世界第一的天然气生产国，改变了其天然气大量依赖进口的局面，全面实现了自给自足，还有望成为液化天然气的出口国。美国的这种“页岩气革命”[1]示范作用在全球范围引起轰动，各国竞相开展对页岩气的科学研究。

当代科学的综合性和复杂性使得科研活动日益走向合作，页岩气研究亦概莫能外。对科学合作现象进行研究，可以促进科学的发展。科学合作有多种表现形式，国家合作是其最高形式，国家科学合作的增长是对科学发展日益专业化的客观反映[2]。

本文以页岩气领域近10年的国家间合作论文为研究对象，运用社会网络分析方法，对页岩气领域的国际科学合作状况进行计量分析，以期揭示出页岩气研究的国际概况，为我国页岩气的研究与发展提供参考。

1科学合作概述

信息化环境下，科学合作日益增长，由于其对科技的巨大推动力，因而引起许多学者的高度关注。最早对科学合作现象进行研究的是美国著名科学计量学家普赖斯，他认为合作趋势是近代科学发展史上最剧烈的变迁之一，并提出论文合著是衡量科学合作的重要指标之一[3]。赵君等认为通过论文合著指标来衡量科研合作具有明显的一些优势，如：数据易于获取、结果易于验证、操作成本低等，并将科学合作按照合作主体的不同，分为个体合作、组织合作、国家合作3个层次[2]。通过国家之间双边或多边合作的变化，可以考察某一学科或某一方向的发展趋势。如，Kim等对韩国近30年的物理学领域的国际合作对象进行统计分析，发现韩国在1990年前最主要的国际合作模式是与美国的双边合作，合作率几近90%，而近十年来，其双边合作规模不断缩小，而多边合作则持续稳定增长[4]。王娜等根据SCI和SSCI数据库中的文献记录，从数量、机构和学科分布等方面比较了中日、中韩及中日韩近十年来的合著论文，并预测了三国之间未来的合作趋势[5]。

科学合作关系，实质上是一种典型的社会网络关系，因而可以利用社会网络的有关理论和分析方法进行研究。已有学者做了大量相关工作，如：刘秋繸等利用复杂网络理论，借助网络分析软件，分析了2001-2010年期间镁合金国际科研合作网络的特征和结构[6]；赵丽梅等以共词分析、社会网络分析和绘制科学知识图谱等方法为基本理论依据，对我国知识管理领域的前沿研究主题进行了分析[7]。

作为石油科学领域的一个新兴研究课题，页岩气在世界范围掀起了研究高潮，成果众多，但是尚未有人对该领域的科学合作进行研究。

21数据来源

以美国科学信息研究所（ISI）出版的国际权威引文数据库Web of Science（包括SCI-E和CPCI-S）为文献信息源，以“shale gas”为关键词进行主题检索，时间跨度为2000-2013年，共检索得到文献571条（检索时间为2013125）。精炼检索结果，选择其中的Article（期刊）、Processing paper（会议）、Review（评论），并去重后，得到文献445篇作为分析的原始数据。

文献年代分布如图1所示。由图可见，页岩气文献的大量出现始于2011年，随后呈现迅猛增长的态势，表明页岩气研究在近两年引起了研究人员的高度关注。

22研究方法

Web of Science全记录数据中的C1字段包含了文献的作者、机构、国家等信息，本文首先利用文献分析软件Bibexcel提取文献数据的C1字段，然后进行编程处理，并借助人工辅助识别。其中，可识别出国家信息的数据有398条。

处理后得到格式如“论文编号，国家名称”的记录数据，再利用本文编写的数据转换程序，生成符合网络分析软件格式要求的数据，然后进行社会网络分析。

社会网络分析（SNA：Social Network Analysis）是社会学领域进行定量分析的一种方法。它通过对网络中实体和关系的分析，探讨网络的结构和属性特征，如小世界效应、网络密度、凝聚子群、网络节点的中心度等[8]。本文所要研究的是页岩气国家的合作网络，网络节点是相关的页岩气国家，而网络关系是国家之间的论文合著关系。

国家之间的论文合著采用共现分析法获取。共现分析法最早在20世纪70年代由法国文献计量学家提出。经过几十年的发展，该方法已经在医学信息、化学信息、人工智能、情报学等不同领域得到了广泛的应用，研究者们常应用该方法来分析某一学科或某一研究方向的研究热点、前沿趋势等。本文在统计论文合著的共现数据时采用以下原则：

（1）一篇文献的所有机构来自同一国家，则认为没有国际合作；

（2）同一篇文献的多个机构来自不同国家，则认为这些国家间分别合作1次；

（3）一篇文献的多个机构来自同一国家，则只记1次；

（4）不区分论文署名顺序，合作关系按照全连接方式表述。

网络分析使用UCINET实现。UCINET[9]是由加州大学社会网研究的权威学者Linton Freeman编写的一种社会网络分析软件。可进行如中心度、凝聚力、派系等网络测度的分析，并可将分析结果利用其自带的可视化工具如NetDraw、Pajek做形象化的展示[10]。

3结果分析endprint

31文献的国家分布

通过上述方法处理后的数据中，共有35个国家发表过页岩气论文，其中有第一论文的国家29个。发表第一论文数量大于2篇的国家如图2所示。美国、中国、加拿大3个国家发表论文数量远远大于其他国家，达到311篇，占论文总量的70%。尤其是美国，作为页岩气研究的发起国，论文数量最多，几近50%；其次，是波兰、英国、德国、荷兰，发表论文数量相对较多；而剩余的国家论文数量较少，多在1～2篇。这基本符合所谓的“二八定律”，即20%的国家发表的论文占论文总量的80%。

论文数量的不均匀性表明：目前国际上各个国家对页岩气研究的投入是不均衡的，除少数国家外，大部分国家对页岩气尚未引起足够重视，这或许与各国的能源需求、科研实力等有一定关系。图2页岩气文献国家分布

32国际合作网络特征

本文利用NetDraw绘制页岩气国际合作网络图谱（图3）。图中的网络节点代表各个国家，节点大小代表论文数量，节点越大表示该国家发表的论文数量越多；节点之间的连线代表国家之间的论文合著关系，连线的粗细代表合作的次数，连线越粗表示两个国家之间的合作次数越多，左上角的节点是没有论文合作关系的国家，图中的字体大小也代表了论文数量的多少。另外，图中节点的不同形状是k-核分析的结果，相同形状的节点表示它们属于同一个k-核子网（见33）。图3页岩气研究国际合作网络图

图中35个节点中，除了左上角的8个孤立点外，其他节点都是相连的，构成了一个节点数为27的最大连通图，表明目前页岩气的国际科研合作还是相对紧密的。特别是作为世界第一、第二大经济体的美、中两国，在页岩气科研合作方面尤为突出，合作次数最多，位于所有国家的双边合作之首，是页岩气研究领域最核心的两个国家。此外，美国与14个（占40%）国家之间有着25次科研合作，展现出了其作为世界头号科技强国的重要地位；而中国紧居其后，与10个国家有着19次的合作关系，表明中国作为最大的发展中国家，其科技实力也正在迅速增强。

33国际合作类型分析

对论文合著网络数据进行k-核分析，以不同的现状表示不同的k-核节点（图3）。所谓的k-核是指反复去掉小于或等于k的节点及其连接的边之后所剩的子网[10]。k-核在分析节点的中心性和影响力时，比常用的中心度指标（如点度中心度、接近中心度、中介中心度）更为准确。

由图3可见，35个国家形成了5种不同核数的子网，本文将其分别对应于5种不同的合作关系类型：紧密合作型、一般合作型、松散合作型、单一合作型、独立型，其包括的国家名称、数量、论文特征、合作特征等如表1所示。

（Ⅰ）紧密合作型

这一类型共有5个国家，存在于4-核子网中，国家之间有着非常密切的合作关系。子网中每个国家都和其他4个国家有着不同次数的合作关系，如美、中有8次合作，德、法有2次合作，美、法也有2次合作，5个国家构成一个包含5个节点的最大完备子图（图4），子网外的其他国家也和他们有着广泛的合作关系。从某种意义上说，这5个国家是页岩气研究领域最核心的国家。

值得注意的是，该类型中的法国、澳大利亚虽然第一论文数量并不如有的国家（如加拿大、英国）多（图2），但由于其合作论文较多，且与最重要的页岩气国家（如美国、中国）合作密切，因而仍可在整个网络中居于核心地位。

（Ⅱ）一般合作型

包括3个国家，处于紧密合作型国家的外围。虽然与Ⅰ型国家中的部分有联系，但并不是全部都有合作。因此，没有形成类似Ⅰ型的最大完备子图（图4）。但是，这3个国家在论文数量方面占有较大优势（图2）。尤其是加拿大，论文数量超过40篇，且与Ⅰ型国家中的美国、中国、澳大利亚都有非常重要的合作关系，仍可认为是页岩气领域非常重要的一个国家。

（Ⅲ）松散合作型

包括5个国家。这些国家论文不多，合作关系范围也很窄。例如，罗马尼亚仅与意大利、美国有合作论文，苏格兰仅与中国、阿联酋进行合作等（图3）。

（Ⅳ）单一合作型

单一合作型包括的国家最多，共有14个。在论文数量方面，除个别国家（波兰）外，绝大部分的论文数量都很少；在合作关系方面，大部分都仅与一个国家有过合作关系（除波兰、奥地利外）。这些国家处于合作网络的边缘位置。单一型国家中，值得一提的是波兰，其发表的论文有10多篇，甚至有人认为，波兰属于页岩气研究大国[11]。但是，从国际合作网络的角度看，波兰仅与美国、捷克有着为数不多的合作关系。正是由于这种单一、简单的合作关系，波兰只能在网络中处于边缘位置，与页岩气研究大国尚有一定的差距。这也可以看出国际合作对科学研究的重要意义。

（Ⅴ）独立型

独立型国家包括8个。这些国家虽然有页岩气论文发表，但都属于是独立发表，没有与其他国家有过任何的合作关系。从严格意义上说，他们不属于国际合作网络。

综上所述，Ⅰ型、Ⅱ型国家是国际页岩气领域科学研究的核心力量，尤以Ⅰ型国家最为重要。这些国家不仅发表的论文数量多，合作关系也很广泛；Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型是页岩气研究的外围力量，除极个别国家外，大部分发表论文数量都很少，且合作关系单一，需要进一步加强国际合作和交流。

4中国和美国的页岩气研究比较

41国际论文数量

美国是当前世界上毋庸置疑的页岩气研究强国，我国虽然在页岩气国际合作网络中居于核心类型国家队列，但是与作为页岩气世界头号强国的美国相比，差距仍然很大。从图2可见，我国发表的页岩气第一论文数量为89篇，仅是美国180篇的一半；而论文总量，我国为92篇，不到美国194篇的一半。总体上说，我国页岩气研究水平虽然超出绝大部分国家，但是，仍然应该定位于页岩气研究大国，距页岩气研究强国的地位还有较大的差距，尚需要进一步提高高水平国际论文的数量。endprint

42国家科学合作

科学活动中，科研合作是必不可少的部分，科学的综合性和复杂性使得原有的单兵作战科研模式难以适应。个体科学家如此，国家之间也是如此。例如，美国与14个国家有着广泛的科研合作关系，而与我国合作的国家有10个。由表2可见，我国和Ⅰ型、Ⅲ型国家的合作状况，同美国是一样的；但是，美国和Ⅱ型、Ⅳ型国家的合作比我国要更为广泛。我国页岩气研究的国际合作广泛度还需进一步增强。

5结语

应用社会网络分析方法，以SCI-E数据库近10年来的页岩气论文合作为研究对象，着重分析了页岩气国际科研合作网络的特征。主要研究结论有：

（1）基于k-核分析的结果，参考合作网络特征，将国际上页岩气研究的国家分为5种类型：（Ⅰ）紧密合作型、（Ⅱ）一般合作型、（Ⅲ）松散合作型、（Ⅳ）单一合作型和（Ⅴ）独立型；

（2）Ⅰ型和Ⅱ型居于国际科研合作网络的核心位置，是页岩气研究的主要力量；Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型位于合作网络的边缘，是页岩气研究的外围力量；

（3）我国作为页岩气研究大国，与页岩气研究强国的美国尚有一定的差距，不仅需要提高科研水平，发表高水平的国际学术论文，更要进一步广泛增强国际的科研合作。

参考文献

[1]张抗，张葵叶.美国页岩油气产量增长态势及其启示[J].石油科技论坛，2013，（5）：30-35.

[2]赵君，廖建桥.科研合作研究综述[J].科学管理研究，2013，31（2）：117-120.

[3]邱均平.信息计量学[M].武汉：武汉大学出版社，2007.

[4]Mee-Jean Kim.韩国的科学及其国际合作（1995-2006年）[J].管理科学学报：科学计量学专刊，2007，（1）：70-72.

[5]王娜，潘云涛，马峥，等.中日、中韩论文合著状况的比较研究[J].情报杂志，2008，（10）：100-103.

[6]刘秋繸，张雷，徐福缘，等.镁合金国际科研合作网络分析[J].科技管理研究，2012，（3）.

[7]赵丽梅，张庆普.我国知识管理研究前沿演进趋势知识图谱[J].科学学与科学技术管理，2012，33（1）：90-98.

[8]Scott J.社会网络分析法[M].重庆：重庆大学出版社，2007.

[9]Robert A，Hanneman，Mark Riddle.Introduction to social network methods[EB/OL].http：∥faculty.ucr.edu/～hanneman/.

[10]刘军.整体网分析讲义[M].上海：上海人民出版社，2009.

[11]王莉莉.波兰：下一个天然气大国？[J].中国对外贸易，2010，（10）：52-53.

（本文责任编辑：郭沫含）endprint

42国家科学合作

科学活动中，科研合作是必不可少的部分，科学的综合性和复杂性使得原有的单兵作战科研模式难以适应。个体科学家如此，国家之间也是如此。例如，美国与14个国家有着广泛的科研合作关系，而与我国合作的国家有10个。由表2可见，我国和Ⅰ型、Ⅲ型国家的合作状况，同美国是一样的；但是，美国和Ⅱ型、Ⅳ型国家的合作比我国要更为广泛。我国页岩气研究的国际合作广泛度还需进一步增强。

5结语

应用社会网络分析方法，以SCI-E数据库近10年来的页岩气论文合作为研究对象，着重分析了页岩气国际科研合作网络的特征。主要研究结论有：

（1）基于k-核分析的结果，参考合作网络特征，将国际上页岩气研究的国家分为5种类型：（Ⅰ）紧密合作型、（Ⅱ）一般合作型、（Ⅲ）松散合作型、（Ⅳ）单一合作型和（Ⅴ）独立型；

（2）Ⅰ型和Ⅱ型居于国际科研合作网络的核心位置，是页岩气研究的主要力量；Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型位于合作网络的边缘，是页岩气研究的外围力量；

（3）我国作为页岩气研究大国，与页岩气研究强国的美国尚有一定的差距，不仅需要提高科研水平，发表高水平的国际学术论文，更要进一步广泛增强国际的科研合作。

参考文献

[1]张抗，张葵叶.美国页岩油气产量增长态势及其启示[J].石油科技论坛，2013，（5）：30-35.

[2]赵君，廖建桥.科研合作研究综述[J].科学管理研究，2013，31（2）：117-120.

[3]邱均平.信息计量学[M].武汉：武汉大学出版社，2007.

[4]Mee-Jean Kim.韩国的科学及其国际合作（1995-2006年）[J].管理科学学报：科学计量学专刊，2007，（1）：70-72.

[5]王娜，潘云涛，马峥，等.中日、中韩论文合著状况的比较研究[J].情报杂志，2008，（10）：100-103.

[6]刘秋繸，张雷，徐福缘，等.镁合金国际科研合作网络分析[J].科技管理研究，2012，（3）.

[7]赵丽梅，张庆普.我国知识管理研究前沿演进趋势知识图谱[J].科学学与科学技术管理，2012，33（1）：90-98.

[8]Scott J.社会网络分析法[M].重庆：重庆大学出版社，2007.

[9]Robert A，Hanneman，Mark Riddle.Introduction to social network methods[EB/OL].http：∥faculty.ucr.edu/～hanneman/.

[10]刘军.整体网分析讲义[M].上海：上海人民出版社，2009.

[11]王莉莉.波兰：下一个天然气大国？[J].中国对外贸易，2010，（10）：52-53.

（本文责任编辑：郭沫含）endprint

42国家科学合作

科学活动中，科研合作是必不可少的部分，科学的综合性和复杂性使得原有的单兵作战科研模式难以适应。个体科学家如此，国家之间也是如此。例如，美国与14个国家有着广泛的科研合作关系，而与我国合作的国家有10个。由表2可见，我国和Ⅰ型、Ⅲ型国家的合作状况，同美国是一样的；但是，美国和Ⅱ型、Ⅳ型国家的合作比我国要更为广泛。我国页岩气研究的国际合作广泛度还需进一步增强。

5结语

应用社会网络分析方法，以SCI-E数据库近10年来的页岩气论文合作为研究对象，着重分析了页岩气国际科研合作网络的特征。主要研究结论有：

（1）基于k-核分析的结果，参考合作网络特征，将国际上页岩气研究的国家分为5种类型：（Ⅰ）紧密合作型、（Ⅱ）一般合作型、（Ⅲ）松散合作型、（Ⅳ）单一合作型和（Ⅴ）独立型；

（2）Ⅰ型和Ⅱ型居于国际科研合作网络的核心位置，是页岩气研究的主要力量；Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型位于合作网络的边缘，是页岩气研究的外围力量；

（3）我国作为页岩气研究大国，与页岩气研究强国的美国尚有一定的差距，不仅需要提高科研水平，发表高水平的国际学术论文，更要进一步广泛增强国际的科研合作。

参考文献

[1]张抗，张葵叶.美国页岩油气产量增长态势及其启示[J].石油科技论坛，2013，（5）：30-35.

[2]赵君，廖建桥.科研合作研究综述[J].科学管理研究，2013，31（2）：117-120.

[3]邱均平.信息计量学[M].武汉：武汉大学出版社，2007.

[4]Mee-Jean Kim.韩国的科学及其国际合作（1995-2006年）[J].管理科学学报：科学计量学专刊，2007，（1）：70-72.

[5]王娜，潘云涛，马峥，等.中日、中韩论文合著状况的比较研究[J].情报杂志，2008，（10）：100-103.

[6]刘秋繸，张雷，徐福缘，等.镁合金国际科研合作网络分析[J].科技管理研究，2012，（3）.

[7]赵丽梅，张庆普.我国知识管理研究前沿演进趋势知识图谱[J].科学学与科学技术管理，2012，33（1）：90-98.

[8]Scott J.社会网络分析法[M].重庆：重庆大学出版社，2007.

[9]Robert A，Hanneman，Mark Riddle.Introduction to social network methods[EB/OL].http：∥faculty.ucr.edu/～hanneman/.

[10]刘军.整体网分析讲义[M].上海：上海人民出版社，2009.

[11]王莉莉.波兰：下一个天然气大国？[J].中国对外贸易，2010，（10）：52-53.

（本文责任编辑：郭沫含）endprint