视觉思维、数学思维和哲学思维的集成之作

刘则渊

摘要：本文试图向读者揭开CiteSpace知识图谱何以魅力隽永的独特思维方式。

关键词：CiteSpace知识图谱；视觉思维；数学思维；哲学思维

中图分类号：G30 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn1003-8256.2014.03.004

高度抽象的科学前沿，通过知识可视化技术，以直观形象的图谱形式展现出来，正是《科学前沿图谱：知识可视化探索》（Mapping Scientific Frontiers：The Quest for Knowledge Visualization）一书的魅力所在。作者陈超美博士系信息可视化的最早开拓者之一，现任美国德雷塞尔大学信息科技学院终身教授，大连理工大学长江学者讲座教授。

《科学前沿图谱》一书，作为世界上首部知识图谱专著，其突出特点在于作者引用大量实例对抽象知识给予形象表征进行了基础性分析，阐明了形象语言在知识创造、传播与交流中的必要性和普适性问题。从远古原始人的洞穴壁画到海上漂流的“瓶中信”的隐喻，从传说登上天堂的巴别塔绘画到飞向外太空航天器上供宇宙交流的形象语言，从奠基于魏格纳大陆漂移说的全球板块构造拟合到凯库勒梦中咬尾蛇隐喻的苯环结构，作者把这些古往今来的动人事例，同当代呈爆炸式增长的科学文献数据，以及日益远离直观观察的科学前沿领域联系起来，表明其实现可视化更加重要了，而这些抽象信息如何实现可视化呢？

绘制科学前沿图谱，关键在于信息可视化和可视化分析，实现“抽象-可视化-形象”的转化。作者是国际信息可视化的开拓者和领军者，1999年率先发表了该领域的第一部专著（2004年再版）《信息可视化》，创办了国际期刊《信息可视化》并任主编，开发了CiteSpace信息可视化软件，成为科学知识图谱的主要工具之一。如果读者是知识图谱和知识可视化的爱好者，比较一下不同可视化软件制作的知识图谱，你一定会同意我对CiteSpace知识图谱形态的概括：

一图展春秋，一览无余；

一图胜万言，一目了然。

CiteSpace知识图谱之所以达到如此神奇的效果，就在于作者把视觉思维、数学思维和哲学思维三种思维方式紧密结合起来，融合于CiteSpace操作的运行过程。在该书第一章题头处，作者引用了英国杰出的哲学家、数学家罗素的经典名言：

科学是那些我们已经知道的东西，哲学是那些我们还不知道的东西。

如何理解这句话的含义？如果你读完该书，就会懂得：哲学就是从科学已经知道的东西找到我们还不知道的东西。这里不妨再引用数学家波尔达斯-德莫林斯（Bordas-Demoulins）在1898年说的一句名言来加以补充和深化：

没有哲学，固然难以得知数学的深度，然而没有数学，也同样无法探知哲学的深度，两者互为依存。还应特别指出，如果既无哲学也无数学，则就不能认识任何事物了。1

视觉思维乃是CiteSpace系统不言而喻的主要思维方式。视觉在人类感知外部信息中起绝对主导的作用，图像又是视觉信息的第一要素，但是不能把视觉误解为仅仅是一种感性认识。视觉思维是从感性视觉，到抽象思维，再到理性直观的螺旋式上升过程；它可以跨越感性视觉，直接把抽象信息与数据变换为可视化的空间结构与知识图谱。

CiteSpace知识图谱是科学计量学的发展，离不开各种数学方法和计算方法。它洋溢着数学思维方式，实际上除了数量分析，还包括空间分析（space analysis）的几何方法。这意味着数学思维渗透着直观形象的视觉思维。CiteSpace知识图谱是运用空间思维把非物理空间的抽象信息，映射为便于人们观察和理解的可视化形式。

哲学思维和知识图谱是什么关系？知识图谱似乎与哲学搭不上界。可CiteSpace 的开发者陈超美告诉我：“CiteSpace的背后需要有对库恩或类似宏观哲学思想体系的了解，才能明白CiteSpace到底在帮用户找什么。”这部著作吸收了库恩《科学革命的结构》中的核心概念范式（paradigm）， 在知识图谱中开创了竞争范式的案例分析。可以进一步说， 库恩的历史主义科学哲学思维帮助作者找到了在第一代静态可视化中不知道的东西， 开发了新一代多元、历时、动态的信息可视化技术， 在以色带表征引文年代、以时间线显现聚类的动态知识图谱中，实现了“一图展春秋”的意境。

《科学前沿图谱》一书可谓集视觉思维、数学思维和哲学思维三种思维方式于一体，把科学学理论基础、科学计量学最新前沿、计算机科学、信息科学、科学史、科学哲学和科学社会学诸学科交叉渗透结合起来。从这部著作中，我第一次知道了超美把科学知识图谱起源，认可为科学学奠基人贝尔纳手工制作的科学技术史图（historiographs）2。

2008年，超美博士受聘为大连理工大学长江学者讲座教授到校履职时，把Springer出版的《科学前沿图谱》英文版赠送给我。打开书本，从色彩斑斓的巴别塔油画，到CiteSpace展示的地质年代恐龙灭绝古生物史图、物理学超弦理论来龙去脉聚于一图，等等，一幅幅知识图谱扑面而来，令人目不暇接。我意识到《科学前沿图谱》理论厚实、方法独创、国际领先，不仅对于我国深入研究和运用知识图谱理论与方法有重要的学术价值，而且对于我国追踪和选择国际科技研究前沿、探索和制定科技发展战略及政策具有重大而深远的实际意义。

当时，我向超美提议，由我们WISE实验室团队翻译这部书，同时倡议团队成员认真学习这本书，掌握和运用CiteSpace技术与方法。在《科学前沿图谱》的引领下，我们著述的国内第一部《科学知识图谱：方法与应用》和《技术科学前沿图谱与强国战略》，以及“知识计量与知识图谱丛书”10本，于2008年至2012年间先后问世。可以说这12部中国知识图谱著作，就是《科学前沿图谱》在中国播种所开的一簇簇知识图谱之花。如今《科学前沿图谱：知识可视化探索》（2003年初版） 历经10年之后，经作者增补了自己最新成果的第二版，WISE实验室以陈悦博士率领的团队翻译并经作者校对同意的中文版将由科学出版社与Springer新版同时出版。

“科学图谱将改变你看世界的方式”，这是陈超美教授为我们的《科学知识图谱：方法与应用》一书所作序中的最后一句话。我把它作为箴言赠与《科学前沿图谱：知识可视化探索》的读者，当你阅览此书并在自己动手绘制科学前沿图谱的实践中，就会领略到知识图谱是如何改变你观察世界的方式的。

（责任编辑：张 萌）