基于科学计量的中国基础研究创新团队合作网络演化与案例分析

高杰 苏竣 谢其军

摘 要：基础研究创新团队合作网络演化发展与内涵规律的发掘，对于我国基础研究的推动与人才培养具有重要意义。本文选取自然科学基金支持的创新研究群体作为基础研究创新团队的典型代表，基于科学计量的理论与方法视阈，就某优秀创新群体合作网络展开知识图谱可视化分析与典型案例分析，梳理其演化进程与合作发展经验，为科研创新团队合作网络的演化提供了方法整合分析的視角，并对基础研究创新团队的内外治理与合作发展提供理论启示与实践参考。

关键词：基础研究;创新研究群体;合作网络;知识图谱

中图分类号：G311    文献标识码：A    文章编号：1671-0037（2020）8-7-8

DOI：10.19345/j.cxkj.1671-0037.2020.08.002

从世界范围看，对于基础研究与创新推动的标志性举措是，二战后陆续在众多国家建立并推行的科学基金制度;而标志性报告与文件则是美国科学家万尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）提交给时任总统的一系列报告，强调了加强基础研究与人才团队培养的重要性，这是经济技术进步与国家社会发展等整体勃兴的源泉与基础[1]。Huang C等人通过对新中国成立后到21世纪以来科技政策的梳理，认为中国的基础研究被应用研究掩盖了数十年，但中国的科技政策越来越倾向于基础研究，基础研究与应用研究的差距正在逐渐缩小[2]。2016年，时任国家自然科学基金委主任的Yang W在《Nature》发文认为，提高基础研究的质量和完整性必须成为新时期促进中国创新的努力重点;基础研究的质量比数量更重要，诚信是确保质量的最佳方式，技术发展的适用性证明了我们应将更多资源用于基础研究[3]。同时，根据国家自然科学基金委的调查与通报，我国的基础研究虽在政策资源的倾斜下取得了不少的成绩与突破，但是与发达国家相比，整体上还存在着比较大的差距，“卡脖子”的痛点主要在两方面：一是在源头创新与颠覆性创新方面，世界一流的关键性原创成果较少，开创新兴学科和方向的能力较缺乏;二是缺乏引领科学潮流的世界顶级科学家与人才团队[4]。

国家采取了一些政策措施与人才计划推动基础研究、科技创新与人才团队培养，其中涉及科技创新人才与团队的计划、基金与项目有：国家自然科学基金委资助体系下的“青年项目”“优青项目”“国家杰青基金”“创新群体项目”等，教育部资助体系下的有“长江学者奖励计划”，以及隶属于其他资助体系下的“千人计划”“万人计划”等。这些计划和项目均推动了我国基础研究与科技创新的进步，吸引与培养了一大批高水平、高质量的科研人才与创新团队[5]。从顶层设计层面看，我国推动基础研究最重要的机构是国家自然科学基金委（以下简称“自然科学基金委”）。而自然科学基金委下人才类项目侧重基础研究前沿探索与高水平创新团队培养的项目是“创新研究群体项目”，是与我国基础研究实力落后的两方面痛点（重大原创成果少、顶级科学家与人才团队少）对应程度与解决潜力较高的人才团队类项目。

因此，本文将创新研究群体（以下沿用官方简称“创新群体”）作为我国高水平基础研究创新团队的典型代表，基于科学计量学方法，进行合作网络演化的可视化分析与典型案例研究。探索与分析高水平创新群体合作网络的发展进程与演化规律，对于我国基础研究创新团队的培养、良好科研合作的开展以及基础研究与科技创新的推动，均有重要的意义。

1 科学计量学与基础研究科研创新团队演化分析

1.1 科学计量学与知识图谱可视化分析

科学计量学是建立在数学、统计学、计算机科学、图书馆学、情报学等基础上的科学学领域的交叉学科。它运用统计分析、图论和聚点分析等多种定量分析方法来评价组织、区域、人员、领域等多方面、多层次的科学发展水平与进展情况[6-7]。综合前人研究，本文认为科学计量学涉及学科范围较广，包含了比较早期发展起来的文献计量学、引文分析学等学科元素，也与近期兴起的知识计量学、网络计量学、替代计量学等学科与方法有着广泛或一定程度上的交集[8]。

知识图谱是以知识域为对象，显示科学知识的发展进程与结构关系的一种图像，Citespace可视化软件是科学计量学与知识图谱可视化的代表性工具之一[8-10]。就我国基础研究创新团队的合作网络而言，通过科学计量与知识图谱的可视化分析，可探析其科研合作网络之中主要节点的合作联系与分布情况、子网络与节点聚类情况，挖掘节点网络的内部合作关系与演进扩展情况[8-12]。同时，结合对该创新群体的调研与发展报告、合作演进与人才培养实际情况，运用综合方法从多角度、多层次对某些优秀创新群体展开案例研究。

1.2 创新群体与科研创新团队合作网络演化

创新群体作为中国基础研究高水平科研创新团队的典型代表，它是以优秀中青年科学家为学术带头人和研究骨干，共同围绕一个重要研究方向合作开展创新研究，培养和造就在国际科学前沿占有一席之地的研究群体[13]。该类型团队具有双重任务属性，力求在基础研究领域的前沿进行探索与突破，并培养出具有国际影响力的人才团队。创新群体项目是针对我国基础研究不足与高水平团队匮乏等问题，能够在一定程度上提供解决方案，并促进科研创新进步与人才团队培养的典型项目。因此，本文把创新群体作为我国基础研究科研创新团队的典型代表，对其合作网络的形成与演化进行剖析。

早期普赖斯提出科学家通过“无形学院”或正式合作进行论文写作与发表的情况越来越多[14]。随后有关科学研究与团队合作、科研团队合作网络的研究越来越多，科研合作、科技创新随着时代的发展越来越网络化、合作化、团队化与多样化，团队合作越来越成为科研产出与科技创新的主流形式[15-17]。Contractor经过对科研创新团队的演化分析，认为科学家与研究人员一直都是处在各种强弱关系、非正式与正式组织之间，以及与结构洞交错的合作网络之中[17]。

Greiner认为组织演化最具代表性的方式是渐进演变[18]。很多学者结合已有的团队理论、组织行为学理论与生命周期理论等，将科研创新团队的演化周期按渐进式演变划分为不同阶段[19-21]。同时，在主流科研创新团队演化的研究中，诸多学者认为科学家出于自发探索与项目目标达成等原因，开展合作研究进而形成科研合作网络[22-25]。

有关创新群体及其合作网络的研究，之前多集中在该类项目的宏观绩效评价、描述性统计分析与方法论研究[26-29]。近些年有关研究逐渐进入中微观层面，如研究创新群体学术带头人的特征与影响[30]，研究创新群体合作网络的构型与治理结构的走向等内容[25，31]。但不局限在合作网络特征与构型等横切面，从创新群体与基础研究科研创新团队合作网络演化等纵向角度，开展相关创新团队合作与演化规律的研究较少。因此，本研究以创新群体作为高水平基础研究创新团队的代表，梳理其合作网络的演化过程与团队发展轨迹，探析其内部合作规律与内外部治理的有效经验，以促进我国基础研究团队发展与人才团队培养，并提出建设性的政策建议。

2 优秀基础研究创新团队合作网络的演化分析——以Gao H J创新群体为例

创新群体是我国基础研究创新团队的典型代表团队，具有科研合作网络组织的属性，以骨干成员为主要节点，内部成员与外部合作者共同构成联系紧密的科研创新合作网络[25]。以往有关科研创新团队演化的分析，多是从质性研究的角度出发，对类似团队的发展与演化进行论述。本研究基于科学计量学的理论与方法视阈，对以创新群体为代表的基础研究创新团队的合作网络进行知识图谱的可视化分析，并与质性研究、典型案例分析相结合。

本研究选取了以“纳米电子器件的材料、构造与物性研究”为研究题目与主要方向的Gao H J优秀创新群体展开典型案例分析，并辅以科学计量与知识图谱可视化分析。与以往有关创新团队合作网络的演化分析相比，本研究将定量与定性分析方法整合展开综合性分析，以期较为清晰地呈现创新群体合作网络的时序演进，并挖掘其合作的内涵规律与经验，为基础研究的发展与创新团队的培养提供启示。

Gao H J创新群体的研究主要围绕纳米电子学研究中的几个关键科学与技术问题，即从纳米材料的制备入手，寻求具有良好电子学特性的纳米体系，并对所得的纳米体系进行表征与物性研究，进而进行纳米器件的构造与器件特性研究，具有基础研究的前沿性、突破性与学科交叉性。该群体的负责人、学术带头人为中国科学院物理研究所、在国内外具有重要影响力的Gao H J教授，他在创新群体结题后的第三年当选为中科院院士。该群体由6位研究员和4位副研究员组成，就“纳米电子器件的材料、构造与物性”的题目与方向开展研究工作。

该创新群体项目执行与在研期为2007—2009年，检索其群体负责人和主要研究骨干的SCI文章约192篇;該群体项目在结题之后的三年发展期为2009—2011年，检索其群体负责人和主要研究骨干的SCI文章约263篇。基于科学计量学理论与方法视阈，运用Citespace可视化软件绘制Gao H J创新群体的科研论文合作网络知识图谱，展现该群体合作网络在发展演化中的网络主要节点（骨干成员）的联系及子网络分布与聚类关系，分析其合作演化的内涵规律[8-12]，并结合创新群体实际的合作开展与人才培养等情况，运用综合方法从不同视角对该群体合作网络的演化与发展进行切入分析与脉络梳理。

2.1 Gao H J创新群体项目执行与在研期（2007—2009年）

该创新群体由科学基金资助，项目在研期为2007—2009年，团队以Gao HJ为群体负责人、学术带头人，以Chen X L、Huang X J等为研究骨干成员，骨干成员还包括3位“杰出青年基金”获得者、2位中科院“百人计划”获得者以及40人左右的硕博研究生群体。该群体在合作网络的扩展与演化中，壮大了队伍，培养了人才与学生;在群体项目的资助下，围绕“纳米电子器件的材料、构造与物性”开展研究工作。

该群体研究方向与目标为功能纳米结构的可控自组装生长、结构与物性以及在纳米器件中的应用。

在项目执行期间，该群体在纳米电子器件的材料、构造与物性研究这一研究方向上，以中国科学院物理研究所Gao H J为学术带头人，在纳米电子材料的探索与表征、纳电子器件的组装与构造以及单元器件的物性等研究方面开展了系统性的研究工作，取得了一系列具有国际前沿水平的研究成果。例如，发现了Rotaxane类分子固态薄膜的电导转变，获得了稳定、重复和可逆的超高密度信息存储，该系统工作连续被Nature Materials（2005）和Nature Nanotechnology（2007）进行了亮点报道和高度评价。

项目执行期间，共发表SCI论文260余篇，其中Phys.Rev.Lett.12篇、JACS6篇、Adv.Mater.8篇;申请专利45项，其中30项已授权;培养博士50余名。同时，产生了新的交叉学科生长点——能源器件中纳米材料的界面问题。三年期间培养了在世界范围内具有较高影响力的研究群体与创新团队。该群体每年主办相关高水平国际学术研讨会1～2次。

运用知识图谱软件绘制以SCI论文为代表的Gao H J创新群体科研合作关系知识图谱，节点型与时区型的知识图谱分别见图1、图2，可知群体负责人Gao H J与骨干成员Chen X L、Huang X J等人的合作性最强，在2007—2009年项目执行期一直有合作。由时区型图谱（图2）可知，与Bao H Q、Liu W X的论文合作从2008年开始出现，项目最后一年（2009年）还有Tang K、Li L F、Li G、Han J C等新的团队成员节点出现，表明该群体合作网络不断拓展演进。

在项目执行与在研期，Gao H J创新群体合作网络知识图谱主要节点的信息（合作频次、起始合作年份、网络中心性）见表1。根据图谱与表格信息可知，群体负责人Gao H J与其他网络节点的合作频次最多（整体圆环年轮最大、合作频次Frequency为93），同时其节点的中心性也较强（网络中心性Centrality值为0.42，比Li H等人0.55稍低一些）。同时也可注意到其他两位学术骨干Li H与Shen C M的成果与合作频次虽然不像Chen XL与Huang X J那么多，但是二人的网络中心性属于创新群体合作网络里最强的两位（Li H的网络中心性Centrality值为0.55，Shen C M为0.45），这两人节点年轮的深色圆环最粗，说明两人与他人合作的成果质量与影响因子都较高，在团队内属于科研核心力量;新的骨干与研究人员Du SX、Song B、Bao L H的节点与聚类网络也逐渐形成了规模。

2.2 Gao H J创新群体项目结题后两至三年的发展期（2009—2011年）

该群体在项目结题之后，在项目成果的基础上开展进一步的研究，并且扩大自己的科研创新合作网络。Gao H J创新群体与美国Vanderbilt大学S. Pantelides教授研究组合作，对金属—有机体系中电场对分子扩散的调控进行了深入研究。相关结果发表在Appl. Phys. Lett. 96，053109 （2010）上，并且被Virtual Journal of Nanoscale Science&Technology（Feb.15， 2010）收录。

绘制在2009—2011年，Gao H J与科研骨干Chen X L、Huang X J等人的SCI论文合作网络知识图谱和节点型与时区型的知识图谱分别见图3、图4。在项目结题后两至三年的发展期，Gao H J创新群体合作网络知识图谱主要节点的信息（合作频次、起始合作年份、网络中心性）见表2。

由以SCI论文为代表的创新群体科研合作网络图谱（2009—2011年）可知（见图3、图4），网络主要节点的辐射与分布依然以学术带头人Gao H J与科研骨干Huang X J、Chen X L等人为主，在群体项目的资助下，围绕“纳米电子器件的材料、构造与物性”开展工作。不过一个显著的特征是，群体的学术带头人与两三位科研骨干不再是群体合作网络中心性最强的节点，更多的是起到计划、组织、协调与管理合作的作用，培养了一批新的研究骨干與团队成员。结合图3、图4与表2可知，网络中心性Centrality值较强的新骨干成员为Li H（0.22）与Du S X（0.10）等节点与新的子聚类合作网络。结合群体本身的访谈与汇报材料可知，Gao H J创新群体针对队伍搭建、团队结构合理性与人才培养等方面，基于任务导向与目标属性，不断调整和加强原科研队伍，引进优秀人才，积极锻炼既有成员，现已建立了一支结构合理且具有很强凝聚力的研究梯队。在工作中注意充分发挥青年科研人员的才能，研究集体中的Wang Z X、Shi D X、Du S X博士都取得了重要的研究成果，分别在PRL、JACS等重要期刊上发表数篇论文，已先后晋升为物理所的研究员。同时，在吸引人才与扩大科研合作网络方面，Guo H M博士等三位青年学者作为物理所“百人计划”从国外引进，主要从事微纳加工与器件特性的研究，Shen C M博士研究方向主要是生长低维纳米材料及其物性研究。他们已具备在自己的科研兴趣范围内带领他人开展研究的能力。在图3、图4的合作网络知识图谱之中，我们可以了解到Wang Z X、Shi D X、Du S X与Shen C M在这一时期已成为该群体合作网络的主要节点，节点年轮进一步扩大、代表中心性强的紫色深色圆环也进一步变粗，这些新兴骨干节点围绕Gao H J、Huang X J与Chen X L等合作频次高、节点年轮大的主要节点与聚类网络，进一步形成与拓展了自己的子聚类网络，使得该群体的合作网络进一步扩展与跃迁。

2.3 Gao H J创新群体合作网络演化的内外治理与合作发展经验

Gao H J创新群体以“纳米电子器件的材料、构造与物性研究”为项目名称与研究方向，在逐步探索与扩展科研合作网络的基础上，在自然科学基金委创新群体项目的推动下，该群体不仅在实验条件、研究视野与深度方面，更在人才梯队建设与创新文化氛围营造方面取得了长足的进步，为进一步开展具有原始创新意义、国际领先的研究工作打下了良好的基础。研究团队围绕“纳米电子器件的材料、构造与物性研究”这个明确的研究方向重新整合，使团队在这一国际上竞争十分激烈的领域较快地集中了最优势的力量（包括研究人员和先进的实验设备），取得了一些公认的研究成果。

还有比较重要的是，该群体将理论与实验更好、更紧密地结合在一起，在整体目标明确的前提下，增强了研究人员之间的交流与合作，加深合作网络的网络密度，加强了主要节点的中心性，使研究团队形成了一个在国内外具有优势和自身特点的研究队伍，得到了国际同行的认可。同时，该群体不断扩展与深化合作网络，交流与合作不仅局限于群体内部，与美国国家橡树岭实验室和布朗大学、德国明斯特大学等国外先进研究机构针对纳米材料有关研究的交流和合作也愈发深入。

3 结论与展望

本文从我国基础研究发展与人才培养的问题视阈出发，试图探索基础研究创新团队培养与合作发展的内涵规律与时序演化，经过对我国科研创新人才计划与项目的梳理，笔者选取了自然科学基金资助的创新群体作为我国基础研究创新团队的典型代表进行分析。

创新群体具有科研合作网络组织的属性，对于其合作网络的演化开展定量与定性方法的综合分析，有助于进一步展现其团队成长与合作发展的进程与规律。在此基础上，笔者选取了合作网络演化拓展与跃迁特征明显、被自然科学基金委与国家科技评估中心评为“优秀”的Gao H J创新群体展开典型案例分析，在相关群体项目材料的基础上，就项目在研与结题后的时间线整理了其合作网络演进、扩展与跃迁的历程，借助知识图谱展现了该群体在不同阶段的科研合作网络关系，分析了其网络主要节点的合作频次与中心性，以及观察其节点聚类的扩展与演变情况，挖掘其合作内涵与演化规律，结合创新群体发展的实际情况与相关材料，深入分析与提炼创新群体的内外治理与合作发展经验。本研究丰富了我国科研创新团队发展演化的理论体系，并对基础研究推动与人才团队培养具有重要的参考意义。

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Abstract： The evolution and development of innovation team cooperation network in basic research and the exploration of connotation laws are of great significance for the promotion of basic research and talent cultivation in China. We selected Creative Research Group supported by the Natural Science Foundation of China as typical representatives of the basic research innovation team. Based on the theoretical and methodological perspective of Scientometrics， we carried out knowledge map visualization analysis and typical case analysis on an excellent Creative Research Group cooperation network， and combed out its evolution process and cooperation development experience. This study provides a perspective of method integration analysis for the evolution of cooperation network of scientific research innovation teams， and provides some theoretical enlightenments and practical references for the internal and external governance and cooperation development of basic research innovation teams.

Key words： basic research; Creative Research Group; cooperation network; knowledge map