我国与世界主要国家科研论文产出的计量比较分析——基于学科专业化和标准引文影响二维视角

易勇

（中国科学技术大学公共事务学院,安徽 合肥 230026）

我国与世界主要国家科研论文产出的计量比较分析
——基于学科专业化和标准引文影响二维视角

易勇

（中国科学技术大学公共事务学院,安徽 合肥 230026）

以ESI数据库为数据来源，从学科相对产出和相对引文影响比较分析了中国与世界主要国家的科研论文产出，并进一步考虑论文产出和引文影响在学科之间的非均衡分布，从学科专业化和标准引文影响两个维度刻画我国与世界主要国家科研论文产出的相对位置。发现中国科研论文总数虽已居世界第二，但与世界主要国家相比，科研论文质量存在较大差距，学科结构布局也存在一定差异。当前，中国正处于从学科专业化指标值=0.5、标准引文影响指标值=0.6向学科专业化指标值=0.35、标准引文影响指标值=1.2双重跃迁的关键时期。本文研究方法及结论对于认清中国在世界科学研究领域中的地位具有一定的补充和警示作用。

科研论文产出；学科专业化；标准引文影响；科学计量学；ESI数据库

1 引言

当今世界，知识经济加速发展，经济与科技全球化日益深入，一场占领未来经济发展制高点的国际科技竞争已全面展开，在此背景下，开展我国与主要发达国家的国际科技比较研究具有重要意义。事实上，随着我国科技能力不断提高，国内外学者从科学计量学视角对我国与世界主要国家进行科技比较的研究也越来越多。比如，中国科学院国际科技比较研究组通过对我国与美日德法英五国的科技比较研究得出，我国研究论文产出在快速增长，国际影响在逐步增强，但分支学科国际竞争力参差不齐［1］。高小强等人以“金砖四国”为研究对象，经比较分析发现，我国基础研究不仅表现为论文数量的扩张，其平均影响力增速也超越了其他三个国家［2］。袁军鹏、薛澜以Web of Science数据库收录的论文为样本，从学科总量、速度及学科分布等方面考察了我国参与科技全球化的进程，分析得出我国科研论文涉及的学科领域在不断拓宽、增长速度迅速［3］。马峥等人以科研机构为研究对象，通过测度各国科研机构论文产出的基尼系数发现，传统科技强国的基尼系数相对较小，而快速发展的创新型国家的基尼系数相对较大，0.6是一个不很明确的分界线［4］。世界著名学术数据库出版商汤姆森路透社科技集团通过对“金砖四国”过去30多年来的科研绩效分析指出，中国已经成为仅次于美国的第二大科研大国，到2020年，中国将超越美国成为世界第一大科研产出国［5］。而《科学观察》主编Christopher King教授针对以中国为代表的亚太地区科研论文产出稳步上升态势指出，美国科研产出所占世界的份额虽然有所下降，但在主要领域，其影响力依然强劲，大幅超越世界平均水平［6］。

以上学者从不同维度对中国在世界科学研究中的地位进行了刻画，在上述研究的基础上，本文以ESI数据库中22个学科的科研论文数据为分析样本，比较分析我国与世界主要国家各学科科研论文相对产出和相对引文影响，并综合考虑论文产出和引文影响在学科之间的非均衡分布态势，构建“学科专业化—标准引文影响”二维分析框架，通过对学科专业化和标准引文影响指标的测度，界定我国与世界主要国家在国际科学研究领域的相对位置，找出我国科学研究存在的不足及其进一步优化的方向。本文研究结果及结论希冀对我国准确把握世界科技发展态势，正确制定科技发展政策，合理调整学科结构布局能够提供一定的理论参考依据。

2 我国与世界主要国家科研论文产出的基本数据

本文研究原始数据均来自ESI（Essential Science Indicators）基本科学指标数据库。数据更新时间为2011年7月1号，数据统计时间跨度为2001年1月1日到2011年4月30日。ESI数据库是由世界著名学术信息出版机构ISI（Institute for Scientific Information）推出的衡量科学研究绩效、跟踪科学发展趋势的基本分析评价工具，从引文分析的角度，将全部科学分为22个专业领域，分别对国家、研究机构、期刊、论文以及科学家进行统计分析和排序，主要科学计量指标包括：论文数量（Papers）、被引次数（Citations）、篇均被引次数（Citations Per Paper）。

表1是ESI数据库中论文数量排行前10位国家科研论文产出的基本数据。由表可知，从论文数量来看，我国以787678篇科研论文仅次于美国居世界第二位，但与美国1940916篇科研论文相比，还存在较大差距。从被引次数和篇均被引次数来看，我国作为世界科研大国的地位并不明显，尤其是篇均被引次数，在10个国家中排行最后一位，并且也是10个国家中唯一一个篇均被引次数没有达到10次的国家。

3 我国与世界主要国家各学科科研论文相对产出及影响比较分析

以ESI数据库22个学科为切入点，采用相对产出指标（Relative Publication Index，简称RPI）和相对引文影响指标（Relative Citation Impact，简称RCI）对我国与世界主要国家各学科科研论文产出进行比较分析。

相对产出指标表示某国家在某学科领域发表的论文数量占该国家全部学科领域发表论文总数量的比例与全世界所有国家在该学科领域发表论文数量占全世界全部学科领域发表论文总数量的比例之比。其计算公式如下：

其中，pij表示国家i在学科领域j发表论文数量，pi表示国家i在所有学科领域发表论文数量，wpj表示全世界所有国家在学科领域j发表论文数量，wp表示全世界所有国家在所有学科领域论文数量。

当RPI值大于1时，说明国家i在学科领域j发表论文数量高于全世界所有国家在j领域发表论文的平均水平；当RPI值小于1时，说明国家i在学科领域j发表论文数量低于全世界所有国家在j领域发表论文的平均水平；当RPI值等于1时，说明国家i在学科领域j发表论文数量与全世界所有国家在j领域发表论文的平均水平相当。

相对引文影响指标表示某国家在某学科领域发表论文的篇均被引次数与全世界所有国家在该学科领域发表论文的篇均被引次数之比。其计算公式如下：

其中，cij表示国家i在学科领域j的论文被引次数，pij表示国家i在学科领域j的论文数量，wcj表示全世界所有国家在学科领域j的论文被引次数，wpj表示全世界所有国家在学科领域j的论文数量。

当RCI值大于1时，说明国家i在学科领域j论文的质量高于全世界所有国家在j领域论文质量的平均水平；当RCI值小于1时，说明国家i在学科领域j论文的质量低于全世界所有国家在j领域论文质量的平均水平；当RCI值等于1时，说明国家i在学科领域j论文的质量与全世界所有国家在j领域论文质量的平均水平相当。

立足水资源短缺实际，山东以水生态文明建设为引领，以落实最严格水资源管理制度为核心，以改革制度体系为抓手，着力构建具有山东特色的最严格水资源管理制度，严格“三条红线”管理，建设水资源监测体系，加强组织协调与监督考核并日趋规范，走出了一条有山东特色的统筹治水、科学用水、依法管水的新路子。

图1是ESI数据库中我国22个学科科研论文的相对产出指标与相对引文影响指标测度结果，该图横轴表示相对产出指标值，纵轴表示相对引文影响指标值，气泡大小代表该学科科研论文数量的多少。从图中可看出，在22个学科中，有8个学科RPI值大于1，分别是：材料科学、化学、物理学、工程学、地学、数学、环境/生态学、生物学与生物化学。这说明以上8个学科科研论文产出高于世界平均水平，而与此相反，其他14个学科科研论文产出低于世界平均水平。这进一步说明我国各学科科研论文产出呈现非均衡态势。从图中还可看出，全部22个学科RCI值都小于1，这说明我国各个学科科研论文质量还普遍低于世界平均水平。

图1 ESI中我国22个学科科研论文相对产出指标与相对引文影响指标测度结果

图2 ESI中科研论文数量前10位国家22个学科科研论文相对产出指标测度结果

图2和图3分别是ESI数据库中论文数量排行前10位国家22个学科科研论文相对产出指标和相对引文影响指标测度结果的比较。从图2中可看出，虽然学科之间科研论文产出呈现非均衡态势，但10个国家科研论文相对产出指标值的基本走向一致。我国在材料科学、化学、工程学和物理学这四个学科领域RPI值为10个国家中最大，尤其是材料科学和化学这两个学科RPI值远远高出其他9个国家RPI值。同时还能发现，我国在生物学与生物化学、临床医学、分子生物学和遗传学、神经科学与行为等多个学科领域RPI值为10个国家中最小，尤其是临床医学、分子生物学和遗传学、神经科学与行为这3个学科领域，我国是10个国家中RPI值没有超过1的唯一国家。这说明我国的学科结构布局和科技资源配置或许需要根据当前国际科技态势做出相应调整。

图3 ESI中科研论文数量前10位国家22个学科科研论文相对引文影响指标测度结果

图3中10个国家22个学科RCI值的分布与图2中RPI值的分布呈现完全不一样的格局。作为世界科研论文产出第一大国，美国绝大多数学科RCI值都是10个国家中最大的。而与此形成鲜明对比的是，中国作为世界科研论文产出第二大国，绝大多数学科RCI值都是10个国家中最小的，且全部22个学科RCI值都小于1。这再一次说明在科研论文质量维度上，我国不仅与世界主要科技大国相比存在较大差距，而且都低于世界平均水平。比如，空间科学和多学科交叉科学两个学科领域，除我国外的其他9个国家RCI值都大于1，高于世界平均水平，而我国这两个学科RCI值只有0.5左右，远低于世界平均水平。

4 考虑学科差异因素我国与世界主要国家科研论文产出比较分析

通过前面分析，容易注意到不同国家科研论文的相对产出在学科之间的分布具有较大差异，不同学科之间的篇均被引次数也存在较大差异。因此，本文进一步采用学科专业化指标（Disciplinary Specialization Index， 简称DSI）和标准引文影响指标（Normalized Citation Impact，简称NCI）从国家整体层面对10个国家科研论文产出进行比较分析。

学科专业化指标是指在考虑了全世界所有论文产出在学科之间分布结构因素下某国论文产出在学科之间的分布结构。学科专业化指标可用洛伦茨曲线表示［7-9］，如图4所示，横轴代表累计学科数量百分比，纵轴代表累计相对产出百分比，其中，虚直线（对角线）表示某国科研论文产出在学科之间的分布结构与全世界所有论文产出在学科之间的分布结构完全一样，实曲线表示某国科研论文产出在学科之间的实际分布结构。

对学科专业化指标的测度，可借鉴基尼系数的计算方法，其计算公式［10］如下：

其中，wj表示从第1个学科到第j个学科RPI值之和占全部学科RPI值之和的比例 （学科按RPI值从小到大排序），n表示全部学科数量。

通常，DSI值介于0到1之间，可分成五个等级：若DSI值小于0.2，则学科专业化程度非常低；若DSI值大于（或等于）0.2小于0.4，则学科专业化程度低；若DSI值大于（或等于）0.4小于0.6，则学科专业化程度一般；若DSI值大于（或等于）0.6小于0.8，则学科专业化程度高；若DSI值大于（或等于）0.8，则专业化程度非常高。

此外，还存在两种极端情况：一是DSI值等于0，表示某国科研论文产出在学科之间的分布结构与全世界所有论文产出在学科之间的分布结构完全一样；二是DSI值等于1，表示某国科研论文产出全部集中于某一学科，而其他学科没有科研论文产出。

图4 科研论文产出在学科之间分布的洛伦茨曲线示意图

其中，cj表示某国学科j领域论文被引次数，pj表示某国学科j领域论文数量，wcj表示全世界学科j领域论文篇均被引次数，n表示全部学科数量。一般而言，NCI值越大，说明该国科研论文总体质量越高。

图5是考虑了学科差异因素的ESI数据库中论文数量排行前10位国家学科专业化指标和标准引文影响指标的测度结果。横轴表示学科专业化指标值，纵轴表示标准引文影响指标值，气泡大小代表该国科研论文数量的多少。根据图中气泡聚集的初步特征，可将10个国家分为4个集团，其中美国、英国、德国、加拿大、法国、澳大利亚、意大利聚集在一起，可视为1个集团，其他3个集团分别是西班牙、日本、中国。

结合横坐标学科专业化指标值和纵坐标标准引文影响指标值，可将4个集团进一步划分成2个集团：中日集团和8国集团。中日集团包含中国和日本2个国家，其主要特征是：学科专业化指标值介于0.4与0.6之间，即学科专业化程度一般；标准引文影响指标值小于1，即科研论文整体质量低于世界平均水平。8国集团包含美国、英国、德国、加拿大、法国、澳大利亚、意大利、西班牙共8个国家，其主要特征是：学科专业化指标值介于0.2与0.4之间，即学科专业化程度低；标准引文影响指标值大于1，即科研论文整体质量高于世界平均水平。

图5 考虑学科差异因素的ESI中科研论文数量前10位国家科研论文产出比较

进一步考察8国集团学科专业化指标和标准引文影响指标可发现，这些国家学科专业化指标值基本都在3.5左右（西班牙在3.0左右），标准引文影响指标值基本都在1.2左右（介于1.2到1.4之间）。当前，我国学科专业化指标值接近0.5，为10个国家中最大值，标准引文影响指标值只有0.6左右，为10个国家中最小值。世界主要国家学科专业化指标值和标准引文影响指标值（3.5，1.2）的组合是我国学科结构布局调整和论文总体质量提升的重要标杆。

5 主要研究结论与建议

本文选取ESI数据库最新统计数据，首先从学科相对产出和相对引文影响两个指标比较分析了我国与世界主要国家科研论文产出情况。发现我国科研论文产出在学科之间分布呈非均衡态势，其中材料科学、化学、工程学和物理学4个学科领域RPI值为10个国家最大值，生物学与生物化学、临床医学、分子生物学和遗传学、神经科学与行为等学科领域RPI值为10个国家最小值。此外，还发现中国绝大多数学科RCI值都是10个国家中的最小值，且全部22个学科RCI值都小于1，低于世界平均水平。

考虑到学科科研论文产出及影响的差异性，本文进一步测度了我国与世界主要国家的学科专业化指标值和标准引文影响指标值，发现我国学科专业化指标值为10个国家中最大，接近0.5，标准引文影响指标值为10个国家中最小，约为0.6。通过对其他几个国家学科专业化指标值和标准引文影响指标值的考察，认为学科专业化指标值和标准引文影响指标值（0.35，1.2）组合可以成为我国学科结构布局调整和论文总体质量提升的重要参考标准。

基于以上分析得出的结论，给出三点建议：一是继续加大基础研究经费投入。虽然我国的科研论文总产出已经位居世界第二位，但与美国相比还存在很大的差距，因此，有必要继续加大基础研究经费投入，进一步提高基础研究经费在GDP和R&D中的比重。二是注重论文数量的同时更要注重论文的质量。标准引文影响指标值要达到世界主要国家1.2的相当水平，我国还有一段很长的路要走，相关政策制定应当以数量扩张向质量提升转型为导向，强化“质”的激励，淡化“量”的考核。三是逐步调整优化学科结构布局。与美国等世界主要国家相比，我国的学科结构布局还存在着一定的差异，综合考虑世界科技动态和国家战略需求，对相对薄弱的学科应当给予一定的政策倾斜。

一般而言，科研论文是反映一个国家科学研究的重要指标，但不是唯一指标。本文数据分析主要依据ESI数据库，从学科上看，一些应用性强的工科领域反映不够。此外，本文仅选取ESI数据库中论文数量排行前10位的国家进行比较分析，更多的国际科技比较分析有待于今后进一步深入研究。但总的来看，本文研究方法及所得出的结论对于认清我国在世界科学研究领域中的位置具有一定的补充和警示作用。

［1］中国科学院国际科技比较研究组.中国与美日德法英五国科技的比较研究［M］.北京:科学出版社,2009.

［2］高小强,何培,赵星.基于ESI的“金砖四国”基础研究产出规模和影响力研究［J］.中国科技论坛,2010,（1）:152-156.

［3］袁军鹏,薛澜.从学科特征考察中国参与科技全球化的进程［J］.科研管理,2009,30（4）:184-189.

［4］马峥等.比较研究各国科研机构论文产出的基尼系数［J］.科学学研究,2009,27（3）:351-355.

［5］国外专家预测中国2020年可能超越美国成为世界第一科研产出大国［J］.中国科技信息,2010,（13）:7.

［6］Christopher King.美国科研产出份额下降而影响力依然强劲［J］.科学观察,2009,4（2）:48-50.

［7］Moed H.F.,Van Leeuwen,Th.N.,Visser M.S..Trends in publication output and impact of universities in the Netherlands［J］. Research Evaluation,1999,（8）:60-67.

［8］Halffman W.,Leydesdorff L..Is inequality among universities increasing?Gini coefficients and the elusive rise of elite universities［J］.Minerva,2010,48（1）:55-72.

［9］Carmen L.I.,Felix D.M.A.,Henk.F.M..A ranking of universities should account for differences in their disciplinary specialization［J］.Scientometrics,2011,88:563-574.

［10］张建华.一种简便易用的基尼系数计算方法［J］.山西农业大学学报（社会科学版）,2007,30（6）:275-278.

［11］Wolfgang Glänzel,Andreas Schubert,Bart Thijs，Koenraad Debackere.A new generation of relational charts for comparative assessment of citation impact［J］.Archivum Immunologiaeet Therapiae Experimentalis,2008,（56）:373-379.

Scientometrics Comparative Analysis of Scientific Publication Output between China and Some Major Countries in the World

Yi Yong
（School of Public Affairs,University of Science and Technology of China,Hefei 230026，China）

Using ESI database as an original data,This paper makes a comparative analysis of scientific publication output between China and some major countries in the world with the scientometrics indicators of relative publication index and relative citation impact.Accounting for the non-equilibrium distribution of publication and citation impact among disciplines,a two-dimensional framework with disciplinary specialization on the horizontal axis and normalized citation impact on the vertical axis is built to depict the relative position of China and some major countries in the scientific research area.The results show that as the second large country of scientific publication output,China has a difference academic structure compared with some major countries,and also has a poorer quality of scientific research.Currently China is at a critical transition period of dual transition of structure and quality from (disciplinary specialization index value=0.5,normalized citation impact value=0.6)to (disciplinary specialization index value=0.35, normalized citation impact value=1.2).The methods and conclusions constitute both a remedy and a warning approaches to understand China’s position in the scientific research area.

Scientific publication output;Disciplinary specialization;Normalized citation impact;Scientometrics;ESI database

国家教育体制改革试点项目“以科研国际化带动人才培养国际化的改革”（08-280-424）。

2011-08-10

易勇（1985-），男，江西宜春人，中国科学技术大学公共事务学院博士研究生；研究方向：战略评价与科技管理。

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（责任编辑 迟凤玲）