Nature Index对科技创新评价的意义与思考

■林 琳 何书金 朱晓华 王 岱

1）《地理研究》编辑部，中国科学院地理科学与资源研究所，北京市朝阳区大屯路甲11号 100101

2）《地理学报》编辑部，中国科学院地理科学与资源研究所，北京市朝阳区大屯路甲11号 100101

《自然》出版集团（NPG）于2014年底隆重推出的“自然指数”（Nature index，NI）［1，2］这一指标，对先前只统计NPG旗下系列刊物的“自然发表指数”（Nature publishing index，NPI）［3］进行改进，将统计对象扩大到全球所有代表性科技期刊，力图在文献计量学上定位于全球优质研究综合指标（A global indicator of high-quality research）。NI一经推出便引起国内媒体与学者的广泛关注［4－7］，但内容多以报道为主，未对NI进行深入的数据分析和局限性探讨。本文基于NI的最新统计数据，从全球主要国家/地区和科研机构/大学在科研创新产出方面所表现的创新趋势、创新能力、优势学科和合作潜力等方面进行统计分析，并探讨NI局限性。

1 “自然指数”依据期刊的遴选流程

“自然指数”（NI）以在专家推荐基础上遴选出的68种国际性科技期刊为统计依据，而发表在这68种期刊之外的其它期刊论文皆不在“自然指数”统计范畴。之所以选择这68种期刊（表1），是因为《自然》集团基于科技界的推荐，将其视作科技界各学科顶级学术期刊。甚至有人认为，没有在这些科技期刊经常发表文章，就意味着远离学科前沿，并且对其所在科研机构/大学的学术影响力（“自然指数”）也就没有贡献。

《自然》出版集团（NPG）为保证“自然指数”（NI）对高水平科技成果的代表性，摒弃了传统上所有的定量文献计量指标，改由独立专家组负责遴选期刊。大致流程（图1）为：（1）专家组长任命：由Nature主编任命两位专家组组长，具体负责期刊遴选；（2）专家成员遴选：应专家组组长要求，《自然》编辑们按照卓有建树、自然科学主要学科、代表世界所有活跃地区、兼顾性别平衡等标准提供了一份专家组成员的初选名单，由组长审定后，形成68人组成的独立专家组；（3）期刊量化评分：NPG要求每一位专家组成员不考虑诸如影响因子之类的量化指标，依赖自身学术判断力，列出最可能发表出最优成果的科技期刊，数量不超过10个，并按优先度排序，排在第一位的期刊赋予10分，第二位9分，依此类推，记录期刊的总得分和推荐的专家数，组长以此为依据综合评价每种期刊的声望，得到期刊的初选结果；（4）遴选期刊验证：NPG通过邮件向全球100000名科学家发送网上问卷，验证专家组初选结果，收回了超过2800份有效问卷，对于最有名望的期刊，问卷结果和专家组初选结果高度一致；（5）期刊最终确立：专家组组长结合调查结果形成最终四大类学科68种期刊。

图1 期刊遴选流程图

其中，每种期刊中只有最终发表的研究论文才会被NI收录统计。虽然这68种期刊还不到《期刊引证报告（Journal Citation Reports，JCR）》所收录期刊数的1%，但是贡献了接近30%的被引用次数。

2 “自然指数”计数方式

NI提出三种计数方式，即文章计量（Article count，AC）、分数式计量（Fractional count，FC）和加权分数式计量（Weighted fractional count，WFC），分别简介如下。（1）文章计量（AC）：统计其68种依据期刊所收录文章的作者所属科研机构/大学和国家/地区的出现频次总数。多个作者属于同一机构或国家仅统计一次；（2）分数式计量（FC）：以每位作者同等贡献为前提，将每篇论文整体标记为1个计量单位，按作者所属科研机构/大学和国家/地区的百分比计数；（3）加权分数式计量（WFC）：鉴于天文学和天体物理学等学科论文数量（基数）较大，对其期刊权重进行下调的分数式计量（FC）计数。

表1 自然指数68种依据期刊列表［1］

NI所统计论文以12个月为统计时长，每月定期更新。总体而言，可以按照科研机构/大学和国家/地区等两大类查询/输出方法来筛选NI计量数据（图2a和2c），并可进一步按照学科和计量方式进行NI数据统计（图2b和2d）。

图2 自然指数查询方法

3 “自然指数”评价分析

“自然指数”以全新视角洞察国家/地区及科研机构/大学论文发表所体现的创新趋势、创新能力、优势学科和合作潜力等，具体分析如下。

3.1 科研创新产出趋势对比

通过对比分析不同国家/地区或科研机构/大学同期WFC变化率，以一种独特视角在一定程度上反映其短期内科研创新产出趋势，而中长期的WFC变化率统计数据更能有效反映某个国家/地区或研究机构（大学）的科研创新产出趋势。

Combining the mathematical model defined by Eqs.(1)–(3),the transfer function of the hydraulic section is

以2013WFC排名前15国家/地区的2012－2013年同期WFC变化率为例，中国大陆和印度从2012年到2013年科研创新产出呈快速上升趋势，增幅高达15%，远高于2013WFC排名前十之内的科研创新产出呈缓慢下降趋势的欧美等发达国家，台湾地区下降趋势最为明显（表2）。

表2 各国家/地区2012－2013科研创新产出趋势表（统计2013WFC排名前15国家/地区）

根据2013WFC排名前15科研机构/大学的2012－2013年同期WFC变化率（表3），牛津大学和密歇根大学科研创新产出增速最快，增幅超过13%，但科研论文总量不高。中国科学院、德国马普学会和亥姆霍兹联合会等大型研究机构的科研创新产出趋势中速上升，增幅约为7%～8%，远高于排名前十的其他研究机构。哈佛大学、剑桥大学和东京大学科研创新产出呈现下降趋势，降幅约3.5%～5.8%。

表3 科研机构/大学2012－2013科研创新产出趋势表（统计2013WFC前15名科研机构/大学）

3.2 科研创新产出能力对比

按照各国家/地区2013年加权分数式计量（WFC），美国、中国和德国是高质量科研论文的全球领先国家，二者占比超过50%，但排名第一的美国科研创新产出能力远高于中国和德国。中国是亚洲地区排名最高的国家，日本次之（图3）。

根据各科研机构/大学2013年加权分数式计量（WFC），中国科学院、哈佛大学、德国马普学会和法国科研中心高质量科研论文排名分列前四位（图4）。其中，中国科学院高质量科研论文数量超过1200篇，高于紧随其后的三家科研机构（720－850篇）（表3）。从科研机构/大学所属国家/地区来看（图4），美国、德国和日本等国的高排名科研机构数量最多。

图3 全球排名前15国家/地区WFC统计分析图前三位分别是美国、中国和德国（数据见表2）

图4 全球排名前15研究机构/大学WFC统计分析图前三位分别是中国科学院、哈佛大学和德国马普学会（数据见表3）

3.3 优势学科对比

通过分析2013WFC排名前6的国家/地区及其代表性科研机构/大学的四大学科科研论文权重（图5和6），可以了解其各自优劣势、学科发展相对均衡程度，知己知彼，考虑针对性与他国/科研机构进行合作，取长补短。

根据2013WFC排名前6的国家/地区各学科科研论文统计（图5）：（1）法国、美国和英国的传统科研强项为地球科学，高于全球平均水平；（2）美国和英国的生命科学研究水平远高于全球平均水平；（3）中国、日本和德国在化学领域领先全球，其中，中国近55%科研产出来自该领域；（4）法国、德国和日本在物理学领域的科研产出占比超过31%，超过全球平均水平。与全球整体科研水平相比，德国、法国和日本各学科科研论文权重与全球水平相似，各学科发展水平较为均衡；美国和英国生命科学和地球科学占据明显优势，学科发展水平较不均衡；中国化学学科科研论文权重远高于全球平均水平，生命科学低于全球平均数量，学科发展水平不均衡。

图5 2013W FC排名前6的国家学科创新水平对比图（数据来源于文献［8］）

根据2013WFC排名前6的国家代表性科研机构各学科科研论文统计（图6）：（1）哈佛大学在生命科学领域表现非常明显优势，占比近70%；（2）中国科学院在化学领域科研论文占比近55%，生命科学和地球科学领域低于全球平均水平；（3）马普学会、东京大学、剑桥大学和法国科研中心在物理学领域优势明显，占比约40%。

3.4 国际合作程度对比

通过对比分析文章计量（AC）和分数式计量（FC），可以了解一个国家或研究机构的科研合作方式，即AC远大于FC时，以外部合作为主，反之则以内部合作为主。以东亚－东南亚部分国家/地区为例，泰国每篇科研论文的国外合作者超过3，高于全球平均值2.2，国际合作程度最高（图7），从一个侧面反映其独立创新能力不足。除泰国以外的其他国家/地区每篇科研论文的国外合作者介于1.25－1.75之间，低于全球平均值，国际合作程度较低，说明这些国家/地区的独立创新能力较强。

图6 2013WFC排名前6的国家代表性科研机构学科创新水平对比图（数据来源于文献［9］）

图7 东亚－东南亚部分国家/地区合作程度对比图（横坐标反映该国每篇科研论文的国外合作者数量，修改自文献［10］）

4 对“自然指数”的探讨

“自然指数”具有不仅在论文发表的统计加权方法上存在问题，而且在学科发展方向选取、《自然》子刊比重和大型研究机构比重等方面存在局限性，具体探讨如下。

（1）对少作者论文贡献估计偏低，夸大多机构多国家贡献权重

由于多个作者属于同一机构或国家仅统计一次，导致对单机构多作者论文AC值的过低估计，而多机构多国家合作论文的统计文章计量AC值明显偏高。以每位作者为同等贡献，忽视了第一和通讯作者对论文的突出贡献，导致对第一和通讯作者所在机构和或国家分数式计量FC值的过低估计，而对合作者机构和国家的FC值偏高。各个学科领域研究队伍大小不同，有关科技期刊数量存在显著差别，需要按照学科门类分别进行统计加权，只对天文学和天体物理学等学科论文对期刊权重进行调整所得到的加权分数式计量WFC值是不平衡的。

（2）主要考虑大学科发展方向，重点考虑基础研究创新成果

在NI分类体系中，以地球科学为例，只有12种期刊入选。除了 Nature、Science、PNAS和 Nature Communication这四种综合类期刊外，EPSL、Geology、JGR和Nature Geoscience都是地学期刊的翘楚，大致代表着地球物理学、地质学、地球动力学和综合地学等方向，其影响和声望都无可挑剔。美国地球物理联合会出版的JGR共有6辑，有3辑入选（表 1），而 Geochimica et Cosmochimica Acta、Journal of Climate、Earth Surface和Space Physics则与NI指数失之交臂。另外，Nature Climate Change落选，亦稍显意外。

（3）《自然》子刊所占比例大，有自我吹捧之嫌

《自然》以报道科学世界中的重大发现、重要突破为使命，要求科研成果在思维上新颖、具有新闻效应、引起同行注意，在本领域之外亦具有广泛意义。无论是报道一项突出的发现，还是某一重要问题的实质性进展的第一手报告，均希望使其他领域的科学家感兴趣。鉴于NI指数的遴选流程与标准，NPG基本囊括《自然》子刊，体现其充分自信，但亦有自我吹捧之嫌。

（4）大型研究机构占有一定优势

NI指数主要是统计文章计量、分数式计量和加权分数式计量，这对于研究人员数量多的大型研究机构具有一定的优势。若结合国家或科研机构的研究人员数量、国家研发投入等进行统计分析［10］，则能进一步反映其科研创新产出程度。

5 结论

“自然指数”不以传统的期刊影响因子为指标，以文章计量、分数式计量和加权分数式计量等三种方式进行统计分析，在文献计量学上从全新视角洞察国家/地区及科研机构/大学创新趋势、创新能力、优势学科和合作潜力，已成为衡量国家/地区与科研单位（大学）科研水平的新颖指标。

“自然指数”选取的68种期刊仅考虑大学科发展方向，并且具有《自然》子刊所占比重大、大型研究机构在数据统计中占优势、缺乏论文评价和学者贡献程度等局限性。且“自然指数”统计数据源有限，统计加权方法有待改进，因此仅能在一定程度上反映科技创新指标，虽具有一定参考价值，但并不能完全依此判定某个国家/地区或科研机构/大学科技水平的优劣。无论如何，“自然指数”在传统的定量文献计量方法之外，为科技界衡量国家/地区与科研机构/大学之间的论文发表所体现的科研水平和创新力提供了一个新的视角，值得探讨。

致谢 郑永飞院士对文章提出宝贵建议及建设性修改意见，任胜利编审给予有益指导，谨致谢忱。

［1］自然出版集团.2014自然指数揭示中国十大科研领先城市［EB/OL］. ［2014/12/18］.http：//news.sciencenet.cn/htm lnews/2014/12/309561.shtm.

［2］Nature Index.Subjects/journal groups［EB/OL］.［2014-12-18］.http：//www.natureindex.com/faq.

［3］Nature.Nature Index tables［J］.Nature，2014，（515）：S98－S108（13 November 2014）

［4］刘伟.自然发表指数（Nature publishing Index）：中国科学院亚洲 排 名 第 一 ［EB/OL］.［2013-01-16］.http：//blog.sciencenet.cn/forum.php/blog－858740－653764.htm l.

［5］嵇少丞.哪68家科学期刊发表的论文用于计算“自然指数”？［EB/OL］.［2014-11-25］.http：//blog.sciencenet.cn/blog-51597-846037.htm l.

［6］唐自华.优质研究综合指标：Nature Index［EB/OL］.［2014-11-15］.http：//blog.sciencenet.cn/blog-98680－843559.htm l.

［7］魏博.自然指数：中国是亚太地区科研产出增长率最高的国家 ［EB/OL］.［2014-11-14］.http：//news.china.com.cn/2014-11/14/content＿34045792.htm.

［8］Nature Index.Country outputs（1 October 2013-30 September 2014）［EB/OL］.［2014-12-18］.http：//www.natureindex.com/country-outputs.

［9］Nature Index.Institution outputs（1 October 2013 －30 September 2014）［EB/OL］.［2014-12-18］.http：//www.natureindex.com/institution-output.

［10］Nature.East＆Southeast Asia［J］.Nature，2014，（515）：S73-S75.（13 November 2014）