科學(xué)知識(shí)圖譜效能評(píng)估可視化分析
時(shí)間:2022-06-02 05:27:21
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系統(tǒng)效能是系統(tǒng)的實(shí)際行為表現(xiàn)與系統(tǒng)目標(biāo)的匹配程度,其度量和評(píng)估往往牽涉系統(tǒng)科學(xué)、管理科學(xué)和行為科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域[1]。目前,國(guó)內(nèi)效能評(píng)估研究成果多集中在武器裝備[2]、火控雷達(dá)[3]、電子對(duì)抗[4]等領(lǐng)域,研究?jī)?nèi)容包括評(píng)估指標(biāo)體系及模型構(gòu)建、評(píng)估方法及模擬仿真。但是,這些研究主要是效能評(píng)估領(lǐng)域某一知識(shí)點(diǎn)的微觀聚焦,缺乏對(duì)該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀整體格局的宏觀可視化分析。科學(xué)知識(shí)圖譜(MappingKnowledgeDomains)是用于顯示科學(xué)知識(shí)發(fā)展進(jìn)程和結(jié)構(gòu)關(guān)系的圖形,既是具有時(shí)間序列化的知識(shí)譜系,又是可視化的知識(shí)圖形;可對(duì)知識(shí)或研究群體所構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聚類分析和共引分析,將海量數(shù)據(jù)以圖形、圖像等可視化集中表現(xiàn)形式,挖掘數(shù)據(jù)之間的潛在關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化信息處理,以協(xié)助人們做出科學(xué)合理的決策[5-6]??茖W(xué)知識(shí)圖譜分析技術(shù)在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下發(fā)展迅速[7],目前被廣泛應(yīng)用于管理科學(xué)[8]、安全科學(xué)[9-10]、科技管理[11]等領(lǐng)域。筆者基于華裔學(xué)者陳超美開(kāi)發(fā)的科學(xué)知識(shí)圖譜可視化軟件CiteSpaceV[12],以中國(guó)知網(wǎng)CNKI上的核心期刊為數(shù)據(jù)源,檢索效能評(píng)估領(lǐng)域近20年所載論文,分析研究成果產(chǎn)出時(shí)序、研究力量分布、作者合作、機(jī)構(gòu)合作、關(guān)鍵詞及其文獻(xiàn)共引、突變?cè)~分析;通過(guò)科學(xué)知識(shí)圖譜的可視化分析呈現(xiàn)效能評(píng)估研究領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu)、規(guī)律和分布情況,實(shí)現(xiàn)科學(xué)知識(shí)從微觀聚焦到宏觀可視化分析的突破,進(jìn)而對(duì)效能評(píng)估領(lǐng)域研究動(dòng)態(tài)的總體把握。
1效能評(píng)估研究成果可視化分析
1.1數(shù)據(jù)來(lái)源及方法。以“主題=效能評(píng)估”在中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)上檢索最近20年(1998年~2017年)的文獻(xiàn),共得到3089條數(shù)據(jù);根據(jù)布拉德福定律可知,少數(shù)核心期刊集中了該研究領(lǐng)域的大量重要文獻(xiàn),于是在高級(jí)檢索中將期刊來(lái)源類別選擇為核心期刊和EI源期刊,檢索條件:精確,經(jīng)過(guò)篩選去除不相關(guān)的聲明、通知、公告等,可得該領(lǐng)域的有效文獻(xiàn)1248篇。將檢索結(jié)果導(dǎo)出為Refworks文本文件,導(dǎo)入CiteSpaceV中進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換,“TimeSlicing”選擇1998年-2017年,“YearsPerSlice”設(shè)置1年為一個(gè)時(shí)間分區(qū),“TOPNPerSlice”選擇閾值50,即每個(gè)時(shí)區(qū)選擇高頻出現(xiàn)的前50個(gè)節(jié)點(diǎn),采用網(wǎng)絡(luò)裁剪運(yùn)算策略(pruningslicednetwork),繪制作者、機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜,有效地完成效能評(píng)估領(lǐng)域科學(xué)研究進(jìn)行可視化分析。1.2論文產(chǎn)出時(shí)間圖譜。論文產(chǎn)出是衡量研究領(lǐng)域已有知識(shí)的累積量以及成熟程度的重要指標(biāo),筆者將效能評(píng)估研究近20年的核心期刊論文進(jìn)行時(shí)間圖譜分析如圖1所示:效能評(píng)估領(lǐng)域研究論文產(chǎn)出曲線基本符合科學(xué)文獻(xiàn)的指數(shù)增長(zhǎng)規(guī)律———普賴斯邏輯增長(zhǎng)曲線。1998年-2000年,國(guó)內(nèi)效能評(píng)估研究還處于初級(jí)階段,論文年平均不超過(guò)10篇,是普賴斯曲線緩慢增長(zhǎng)的初級(jí)階段;2001年-2003年,國(guó)內(nèi)效能評(píng)估研究論文呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)趨勢(shì),并于2003年首次突破了20篇;2004年-2007年,該領(lǐng)域研究論文呈指數(shù)型增長(zhǎng)趨勢(shì),并于2007年達(dá)到了峰值105篇,該年研究成果占比總研究成果的8.3豫;2008年-2017年,該領(lǐng)域論文發(fā)文量基本穩(wěn)定在(80~100)之間波動(dòng),標(biāo)志著國(guó)內(nèi)效能評(píng)估研究已經(jīng)成熟。將刊載效能評(píng)估領(lǐng)域研究論文的北大核心期刊按其刊載量進(jìn)行降序排列,前十位分別是《火力與指揮控制》(358篇)、《系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)》(71篇)、《彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)》(66篇)、《電光與控制》(63篇)、《現(xiàn)代防御技術(shù)》(61篇)、《系統(tǒng)工程與電子技術(shù)》(55篇)、《計(jì)算機(jī)仿真》(30篇)、《空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)(27篇)》、《現(xiàn)代雷達(dá)》(27篇)、《兵工學(xué)報(bào)》(23篇)。根據(jù)布拉福德定律,該領(lǐng)域最核心區(qū)期刊所刊載的文獻(xiàn)數(shù)量約為總數(shù)的1/3,即1248/3=416篇。由此可見(jiàn),國(guó)內(nèi)效能評(píng)估領(lǐng)域已形成集中穩(wěn)定的核心發(fā)文期刊群;其中,《火力與指揮控制》和《系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)》為效能評(píng)估領(lǐng)域的核心區(qū)期刊,兩種刊物均為北大核心和CSCD核心期刊檢索,所發(fā)表的文章在一定程度上代表該領(lǐng)域的熱點(diǎn),是該領(lǐng)域后續(xù)學(xué)者的重要參考期刊源。筆者進(jìn)一步對(duì)核心期刊群進(jìn)行時(shí)序統(tǒng)計(jì)分析如圖2所示??梢?jiàn),2007年-2016年是國(guó)內(nèi)效能評(píng)估研究的高產(chǎn)年度范圍,兩類核心區(qū)期刊時(shí)序變化曲線顯著不同。其中,《火力指揮與控制》所刊載的效能評(píng)估相關(guān)論文從數(shù)量上看,走出了普賴斯邏輯曲線的緩慢增長(zhǎng)、線性增長(zhǎng)、指數(shù)型增長(zhǎng)和穩(wěn)定震蕩階段;其年度產(chǎn)出在2007年首次超出25篇后一直保持在該水平以上,且在2016年達(dá)到峰值38篇?!断到y(tǒng)仿真學(xué)報(bào)》所刊載的效能評(píng)估研究論文首次出現(xiàn)在2004年,年度產(chǎn)出隨后緩慢增加,在2008年達(dá)到峰值14篇后迅速下降。1.3學(xué)科分布。通過(guò)對(duì)效能評(píng)估領(lǐng)域近20年的研究論文分析,提取研究成果的學(xué)科分類如表1所示。其中,武器工業(yè)學(xué)科方向效能評(píng)估研究成果最突出(742篇),占總研究成果的58.86豫;其次是航空航天科學(xué)工程學(xué)科方向(186篇),占總研究成果的14.75豫;電信技術(shù)學(xué)科方向發(fā)文164篇(占比13豫);軍事技術(shù)學(xué)科方向發(fā)文量105篇(占比8.33豫);計(jì)算機(jī)軟件與應(yīng)用技術(shù)學(xué)科方向發(fā)文量為93篇(7.45豫);各學(xué)科方向發(fā)文量時(shí)序變化趨勢(shì)基本相同,呈現(xiàn)典型的普賴斯邏輯曲線特征。
2效能評(píng)估研究合作圖譜分析
2.1作者合作圖譜。根據(jù)普賴斯定律,某一領(lǐng)域的核心作者發(fā)文數(shù)m應(yīng)滿足:m=0.749*nmax姨(nmax姨表示發(fā)文最多作者的文獻(xiàn)數(shù)),經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析可知m=0.749*31姨=4.17,取整得到5,即在效能評(píng)估研究領(lǐng)域發(fā)文量大于等于5篇的作者可視為核心作者,近20年共有55人,共計(jì)發(fā)文403篇,占總文獻(xiàn)數(shù)的32.75豫,未達(dá)到普賴斯所認(rèn)為的核心作者發(fā)文總數(shù)占全部發(fā)文量的50%,說(shuō)明國(guó)內(nèi)效能評(píng)估領(lǐng)域還沒(méi)有形成真正意義上的核心作者群。筆者采用CitespaceV對(duì)效能評(píng)估研究領(lǐng)域的作者合作關(guān)系進(jìn)行分析如圖3所示,字號(hào)越大說(shuō)明該作者發(fā)文量越多,紅色圓圈表示作者間的合作研究成果較多??梢?jiàn),近20年來(lái)該領(lǐng)域共包含252個(gè)作者、252對(duì)合作關(guān)系、作者合作網(wǎng)絡(luò)密度為0.008;說(shuō)明作者之間的合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)整體較為松散,即效能評(píng)估領(lǐng)域沒(méi)有形成聯(lián)系緊密的合作網(wǎng)絡(luò)。但是,以來(lái)自同一院校師生之間2人~5人之間的局部合作網(wǎng)絡(luò)較多,如空軍工程大學(xué)的徐浩軍、華玉光、劉凌、孫金標(biāo)、郭輝等5人組成的最大子網(wǎng)絡(luò),通過(guò)發(fā)揮團(tuán)隊(duì)集體優(yōu)勢(shì),承載效能評(píng)估知識(shí)的延續(xù)性,提高在該領(lǐng)域的科研產(chǎn)出效率。通過(guò)分析作者合作網(wǎng)絡(luò)可知,該領(lǐng)域核心作者中的高產(chǎn)者(假定其論文總量大于等于10篇)有張安(31篇)、徐浩軍(18篇)、郭三學(xué)(14篇)、高曉光(13篇)、羅鵬程(12篇)、王維平(12篇)、武昌(12篇)、周經(jīng)倫(10篇)。筆者將效能評(píng)估領(lǐng)域論文高產(chǎn)者前三甲的研究成果進(jìn)行了時(shí)序統(tǒng)計(jì)分析如下頁(yè)圖4所示:這3位學(xué)者的發(fā)文量時(shí)序變化曲線截然不同;西北工業(yè)大學(xué)的張安近20年幾乎每年都有產(chǎn)出效能評(píng)估相關(guān)論文,其中2008年達(dá)到峰值8篇;空軍工程大學(xué)的徐浩軍在該領(lǐng)域的研究從2006年開(kāi)始,年平均發(fā)文量為3篇;武警工程大學(xué)的郭三學(xué)在效能評(píng)估的研究開(kāi)始于2014年,且年平均發(fā)文量為4篇。2.2機(jī)構(gòu)合作圖譜。通過(guò)分析效能評(píng)估研究論文的機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)如圖5所示,近20年機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)111,合作關(guān)系數(shù)57,網(wǎng)絡(luò)密度為0.0093。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和字號(hào)的大小反映機(jī)構(gòu)發(fā)文量的多少,紅色圓圈表示機(jī)構(gòu)合作研究成果較多。該領(lǐng)域量排名前十的機(jī)構(gòu)包括空軍工程大學(xué)(239篇)、西北工業(yè)大學(xué)(107篇)、國(guó)防科技大學(xué)(90篇)、北京航空航天大學(xué)(44篇)、海軍航空工程學(xué)院(41篇)、海軍大連艦艇學(xué)院(35篇)、海軍工程大學(xué)(30篇)、第二炮兵工程學(xué)院(27篇)、解放軍電子工程學(xué)院(27篇)、解放軍理工大學(xué)(25篇)。節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的連線表示機(jī)構(gòu)之間合作次數(shù)。由圖可見(jiàn),參與效能評(píng)估領(lǐng)域研究的機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系比較疏散,合作關(guān)系較為突出的是空軍工程大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)。2.3關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜。關(guān)鍵詞是對(duì)所述文章思想和觀點(diǎn)的高度概括,筆者通過(guò)對(duì)近20年效能評(píng)估領(lǐng)域1248篇核心文獻(xiàn)的分析,提取得到關(guān)鍵詞3967個(gè),通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得到該領(lǐng)域前10個(gè)高頻關(guān)鍵詞及其頻次分別為:效能評(píng)估(593次),作戰(zhàn)效能(170次)、層次分析法(91次)、指標(biāo)體系(60次)、作戰(zhàn)效能評(píng)估(52次)、評(píng)估(48次)、效能(38次)、評(píng)估模型(37次)、仿真(27次)、模型(24次)。筆者將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpaceV中進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識(shí)圖譜如圖6所示。其中,圖譜共生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)215個(gè),542條連線,網(wǎng)絡(luò)密度為0.0236。知識(shí)圖譜中字體及其圓圈的大小代表該節(jié)點(diǎn)的重要程度,字體越大、圓圈越大則表示該關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)越多,重要性等級(jí)越高,越有可能成為網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn);連接線上的數(shù)字表示共現(xiàn)次數(shù),表示關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)程度大小。CiteSpace軟件中提供了一個(gè)可量化某一節(jié)點(diǎn)在連接其他節(jié)點(diǎn)中的重要程度的指標(biāo)———中心度(中介中心性),若某節(jié)點(diǎn)的中心度大于等于0.1,說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)處于核心位置或?qū)π畔⒌牧鲃?dòng)起到控制作用。從圖譜中可知,關(guān)鍵詞中效能評(píng)估(1.21)、作戰(zhàn)效能(0.37)、層次分析法(0.17)、指標(biāo)體系(0.11)、評(píng)估模型(0.10)等節(jié)點(diǎn)在圖譜中發(fā)揮了重要的樞紐媒介作用。綜合關(guān)鍵詞頻次及其中心度,以上節(jié)點(diǎn)可視為共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),反映了效能評(píng)估領(lǐng)域的核心研究主題和方法。2.4效能評(píng)估文獻(xiàn)共引分析。表2是效能評(píng)估研究排名前5位的高被引文獻(xiàn),說(shuō)明其學(xué)術(shù)水平較高,有較高的參考價(jià)值。高被引文獻(xiàn)研究?jī)?nèi)容涉及武器系統(tǒng)、雷達(dá)、導(dǎo)彈、電子對(duì)抗等學(xué)科,期刊來(lái)源均為公認(rèn)度較高的核心期刊。其中武器系統(tǒng)效能評(píng)估在高被引文獻(xiàn)中占比67豫,由張克在《宇航學(xué)報(bào)》上發(fā)表于2002年的《關(guān)于導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估問(wèn)題的探討》,其總下載量最高、被引次數(shù)較高,為各學(xué)科效能評(píng)估研究奠定了基礎(chǔ),是后續(xù)學(xué)者的重要參考來(lái)源。2.5關(guān)鍵詞突變分析。科學(xué)知識(shí)圖譜能夠顯示知識(shí)單元和知識(shí)群之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、交叉、演化或衍生等諸多復(fù)雜關(guān)系,新研究主題或研究熱點(diǎn)的確立通??梢罁?jù)詞頻增長(zhǎng)率顯著變化或爆發(fā)詞檢測(cè);而CiteSpaceV不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高頻節(jié)點(diǎn)和聚類的解讀,也能通過(guò)“突變?cè)~語(yǔ)”的突變檢測(cè)(burstdetection)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)科研究前沿的探測(cè)。筆者通過(guò)對(duì)效能評(píng)估研究領(lǐng)域近20年的1248篇文獻(xiàn)進(jìn)行突變?cè)~(burstterms)提取分析,其結(jié)果如圖7所示。1999年-2005年,“作戰(zhàn)效能評(píng)估”突變強(qiáng)度和頻次高居榜首,表明該時(shí)間段效能評(píng)估研究集中在武器裝備和軍事領(lǐng)域;2005年-2007年,突變?cè)~為“防空導(dǎo)彈”,說(shuō)明該時(shí)間段的研究熱點(diǎn)是導(dǎo)彈效能評(píng)估;2013年-2017年,“云模型”[13-14]和“評(píng)估指標(biāo)”[15]突變次數(shù)顯著增加,為效能評(píng)估學(xué)者青睞的新主題和熱點(diǎn)。
以中國(guó)知網(wǎng)近20年收錄的主題為“效能評(píng)估”的核心期刊論文為研究對(duì)象,借助CiteSpaceV對(duì)其在空間上形成的客觀共現(xiàn)現(xiàn)象進(jìn)行可視化分析,包括研究成果產(chǎn)出時(shí)序圖譜、學(xué)者和機(jī)構(gòu)合作圖譜、關(guān)鍵詞共引、文獻(xiàn)共引、突變?cè)~等,從而獲取該領(lǐng)域研究的演進(jìn)情況。研究結(jié)果表明:1)科學(xué)知識(shí)圖譜能宏觀地勾勒出效能評(píng)估的“科學(xué)研究地形地貌圖”,使得學(xué)者們?cè)谠擃I(lǐng)域的研究“既見(jiàn)樹(shù)木,又見(jiàn)森林”。2)國(guó)內(nèi)效能評(píng)估研究從產(chǎn)出、研究主題以及合作情況上都已經(jīng)趨于成熟,目前已形成集中穩(wěn)定的核心發(fā)文期刊群;但還沒(méi)有形成真正意義上的核心作者群,作者合作和機(jī)構(gòu)合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)均較為松散。3)關(guān)鍵詞和突變?cè)~分析能有效地把握該領(lǐng)域研究的主題和熱點(diǎn)的演變過(guò)程。
作者:夏正洪 萬(wàn)健 朱新平 單位:1.中國(guó)民用航空飛行學(xué)院空中交通管理學(xué)院 2.中國(guó)民航科學(xué)技術(shù)研究院