国际数字图书馆知识生态系统进化研究*

张 敏 霍朝光 吴郁松（武汉大学信息资源研究中心 武汉 430072）

国际数字图书馆知识生态系统进化研究*

张 敏 霍朝光 吴郁松
（武汉大学信息资源研究中心 武汉 430072）

〔摘 要〕为探究国际数字图书馆知识生态系统的进化规律，文章以Web of Science平台数据库中的5904篇数字图书馆相关文献为研究对象，通过共词分析法构建国际数字图书馆知识网络，并运用Gephi对该知识网络的结构特征、知识族群及其迁徙情况进行分析。研究结果表明该知识生态系统的知识网络结构呈现离散—紧密—离散的走势，主要分布着九大知识族群，各知识族群的迁徙过程生动再现了知识新陈代谢、交叉渗透、知识生态等进化特征。

〔关键词〕数字图书馆 知识生态系统 动态演化 演化路径

1 引言

知识生态系统是借鉴生物学中的生态系统概念而形成的，运用生态系统学理论分析知识管理科学的一门交叉学科，最早由美国社区智能实验室的创始人George Por提出，知识生态系统将知识看作有机个体，知识个体之间既相互竞争又协同合作，既有新知识个体的产生与发展，又有旧知识个体的转移、消亡或沉淀，一些学科在生长，一些学科在萎缩，不同知识个体既相互影响，又相互调和，不同知识族群之间彼此互动、交互培养，伴随知识的代谢和渗透，学科在交叉融通和演化，知识在进步，知识体系同样遵循着全息重演、分化衍生、交叉衍生、遗传变异、知识跃变等定律，并始终处于一种自组织的生态系统进化状态[1-3]。

关于数字图书馆知识的研究兴起于20世纪90年代，之后世界范围内便开始掀起数字图书馆建设和开发的热潮，例如1994年美国的“数字图书馆创始计划”和1995年“数字式图书馆联盟计划”、1993年英国的“存取创新计划”、2000年法国的“文化精品数字化”项目、新加坡的“2000年图书馆发展计划”以及2009年联合国教科文组织的“世界数字图书馆”项目和2010年的“亚洲数字图书馆计划”[4]。与此同时，信息技术的不断发展也推动了数字图书馆如火如荼的研究创新，并在一定程度上解决了“信息爆炸与知识饥渴”间的鸿沟[5]。在项目的拉动与信息技术的推动下，人力物力不断积聚到数字图书馆的研究中。到目前为止，国际数字图书馆研究领域已有大量的研究成果并形成了较为完备的知识生态体系。因此，文章通过共词分析法构建国际数字图书馆的知识网络，并运用Gephi对该知识网络的网络结构特征、主题群及其迁徙情况进行分析，以期挖掘国际数字图书馆知识生态系统的进化规律与进化机制。

2 数据来源与研究方法

为准确检索数字图书馆研究领域内的文献，同时确保研究文献的国际可信度，文章分别以“digital librar*”+“virtual librar*”+“electronic librar*”+“mobile librar*”为主题词在SSCI和SCI数据库中进行检索，设定检索年限为2010-2014年，并在搜索结果中限定文献类型为期刊论文（article）和会议论文，最终得到5904篇研究文献。

关键词是对文章主题及其所在学科知识的高度凝练与概括，对其进行分析能从整体上把握特定学术领域知识发展的脉络及进化情况[6]。此外，共词分析法通过统计关键词汇在同一篇文献中两两出现的次数，研究其亲疏关系，进而分析其所代表的知识网络的结构变化，从而探索知识生态系统的发展情况[7]。文章将2000-2014年按照每五年为一个阶段划为三个阶段，分别为2000-2004年、2005-2009年、2010-2014年，利用BICOMB软件分别提取各个时间段的数据样本的关键词并对其进行词频统计，在进一步筛选的基础上得到频次前100的关键词共词矩阵，借助VOSviewer、Gephi等软件对国际数字图书馆知识生态系统的网络结构特征、知识族群及知识族群的迁徙进行分析[8-9]。

3 知识网络结构演化分析

依据划分的三个阶段，分别提取每个阶段排名前100的高频关键词形成知识网络，其整体网络结构变化情况如图1所示。在第一个阶段里关于数字图书馆研究的网络结构比较离散，很多关键词节点距离中心比较远，分散在网络的外围，表明许多新的方法或技术初步涉入该领域，还没有充分应用到此领域的研究中，研究尚处于发展期。在第二阶段网络结构比较集中，在第一阶段处于外围的关键词节点已经紧紧环绕在中心，表明其在第一阶段引用过来的或该领域自我创新的一些方法与技术已经充分与该领域交叉融合在一起，研究已经相对成熟。在第三阶段网络结构再次呈现离散的状态，相对于第一阶段其离散率更高，有新的关键词节点的加入，也有一部分关键词节点分离出去，或逐渐消退或独立于该领域的研究而自成一个学科，此阶段的研究具有一个不断细化调整的趋势。

图1 数字图书馆知识网络演化过程

为了进一步深入分析各个阶段里的网络结构特征，利用Gephi提取其链接数、密度、平均路径、网络直径、聚类系数、平均度数等网络结构参数，具体值如表1所示。三个网络的链接数分别为413、539、447，其网络密度分别为0.099、0.111、0.092，网络平均度数分别为8.978、10.889、9.030，在相同节点数的网络中，链接数越大，网络的密度越大，关键词彼此间的关系就越紧密，数字图书馆的关键词网络关系经历了一个由离散—紧密—离散的过程，在研究初期，探索比较广泛研究主题之间的关系也较为松散，在第二个阶段研究相对成熟比较集中，而在第三个阶段各个研究分支不断拓展开来深化到某一个小的主题，其关系网络也因此再次变得松散；平均路径长度意味着网络中各个节点之间的平均最短距离，网络直径代表网络中任意两节点间距离的最大值，这两个指标均可以衡量整个网络间的知识传播性能与效率。从分析结果可以看出，这两个指标都呈现出先大幅度上升后小幅度下降的趋势。说明，随着学科的发展，关键词网络经过某一时期后其传输效率逐渐趋于稳定；聚类系数描述的是与同一个节点相连的两个节点相连的可能性[10]。三个时间段关键词网络的聚类系数分别为0.591、0.466、0.487，其聚类呈现出一种分散的趋势，可见其研究在不断吸纳其他领域的理论与技术。虽然，各个学科领域的技术知识彼此之间的关系比较微弱，但是都可以引用到数字图书馆领域而百花齐放。

4 知识族群聚类分析

可视化软件在科学计量领域的数据处理阶段占据重要位置。相比于其他可视化软件，VOSviewer在聚类技术、图谱绘制等方面较有优势，它更关注文献计量图谱的图形表现形式，在构建易理解的基于大量数据的文献计量图谱方面表现尤其突出[11]。VOSviewer基于关键词组的相似性来构建地图，地图里两个关键词的距离反映其相似性，其方法是将公式1的结果最小化以准确地标注各个关键词在几何空间图中的位置[12]。

VOS方法利用SMACOF优化算法对公式1进行最小化处理，将关键词间的相似度作为它们之间欧式平方距离的权重，同时为了避免两个关键词处于同一位置的情况，公式2将此两个关键词的平均距离定为1。由于VOSviewer聚类在可操作性、聚类表达形式方面略有欠缺，因此在VOSviewer分析结果的基础上进一步借助表达形式较优的Gephi等软件，将国际上关于数字图书馆的研究细分为9个知识主题群，如下图2所示：

图2 国际数字图书馆知识族群

知识族群K1主要为信息可视化、数据挖掘研究，主题词有数据挖掘、文本挖掘、分类、信息可视化，文本挖掘在数字图书馆方面的应用主要是对文本信息内容的挖掘，例如新闻报纸、期刊杂志、论文稿件，这些信息的呈现往往是非结构化的，对该文本数据进行内在特征的挖掘并以某种比较直观易理解的形式展现给读者，即以可视化的呈现方式。数字图书馆的可视化研究主要为信息检索的可视化和信息呈现的可视化，具体表现为信息检索过程的可视化、信息检索结果的可视化、图书馆资源的可视化，对一维数据、二维数据、多维数据、时态数据、层次数据以及网络数据等进行直观展示，以便于用户挖掘其隐藏在数据中的关系和规律[13]。

知识族群K2主要为数据库与数据存储研究，主题词有数据库、数字存储、元数据等。数据存储是为了保持信息在将来很长时间后还可以使用，实现未来与过去的交流，这就势必要求存储的数据能够同新的数据存储系统、存储协议、数据格式、数据来源标准保持协调[14]。目前的存储连接模式主要包括DAS、NAS、IP-SAN、FC-SAN等，主要的存储技术有RAID-X系列以及虚拟化RAID技术，数据存储面对的挑战主要有基础硬件设施差、数据格式不统一、管理规范要求各异等问题，并且数字存储与数字图书馆同样面对如何合理撷取、有效保存、充分利用同用户相关的以用户为中心的基于情境感知的数据存储挑战[15]。

知识族群K3主要为用户研究与个性化服务，主题词有用户研究、个性化、用户交互、协作等。用户研究是实现以用户为中心的服务模式、创建个性化的信息环境的基础，主要包括对用户机构、用户信息需求、用户心理、用户服务模式等的研究，只有把握用户的需求，才能提供令用户满意的服务功能和服务特色，只有研究用户的行为路径，挖掘内存规律，才能实现真正的个性化数字图书馆建设[16-17]。

知识族群K4主要为信息服务与信息管理研究，主题词有信息服务、信息技术、信息管理、信息系统、网络服务等。从整体架构来看每一项信息服务或管理都伴随着背后信息技术与信息系统的支撑，同时每一项信息技术的发展，每一次信息系统的升级都是为了更好的提供信息服务，更好的开展信息管理工作。因此无论是技术的进步，还是理论的提升，都是相互相持、共同发展的结果。

知识族群K5主要为信息检索等技术问题研究，主题词有信息检索、索引、搜索引擎、本体、语义网络等。信息检索技术经历了一个从基于概念的检索到基于内容的检索，发展到今天的协同信息检索、个性化的信息检索、基本本体的智能语义信息检索，从关键词层面到语义层面，从人工检索到计算机检索再到网络、智能检索的过程。将本体、语义网络应用到数字图书馆的信息检索中，通过构建基于分类向量机的本体信息检索等模型，可以实现对文献汇编的复杂查询和知识层面的搜索[18]。

知识族群K6主要为电子出版与数字化问题研究，主题词有电子出版、电子期刊、数字化、电子书、版权等。电子出版与电子期刊都是数字化的出版物，以数字代码方式将图、文、声等信息存储在光、磁介质中，具有较强的可检索性，是数字图书馆重要的数据资源。而如何将现有的图书馆资源数字化，成为信息系统可检索、开发、利用的数字资源，实现高质量保存和管理并有效解决随之而来的关于版权、标准等一系列问题，一直以来都是研究的热点。

知识族群K7主要为学术、大学图书馆与图书馆的管理工作等研究，主题词有学术图书馆、大学图书馆、图书馆管理、图书馆服务、知识管理等。图书馆与教育的关系一直是研究的焦点，育人不仅是大学的理念和任务，也是大学图书馆的基本目标和价值取向。

知识族群K8主要为数字图书馆可用性与评价问题研究，主题词有可用性、评价、标准等。关于可用性的定义一般是指产品或服务的有用性和易用性，用户使用该产品或享受该服务的交互效率以及满意度。如何鉴定产品或服务的可用性就需要进行评价，因此可用性与评价的学术研究关系十分密切。学术界早在1993年就提出数字图书馆的信息表现、系统架构以及用户界面等问题研究，随后发展到对数字图书馆门户网站、信息平台的可用性和服务的评价，主要涉及到对数字图书馆评价理论研究、评价模型和对各大数字图书馆的实证可用性评价。

知识族群K9主要为移动图书馆研究，主题词有移动图书馆、移动学习。移动网络技术的发展以及移动终端的普及催生了数字图书馆的移动信息服务，移动图书馆的研究从移动门户的构建、短信信息服务等逐渐深入到馆藏资源的移动化[19]。移动图书馆的发展很大程度上受到人们移动学习概念的影响，移动学习可以供学习者通过移动通信技术和网络在任何时间任何地点获取学习材料，使学习变得更加灵活和自由，消除了地理上的障碍并可以同其他学习者进行协作学习。移动学习的资源除了从因特网获取，还可以通过数字图书馆接口获取，从而带动数字图书馆的移动化，促进移动图书馆的发展[20-21]。

5 知识族群迁徙分析

随着知识研究的深入和知识生态环境的变化，知识族群一般要经历起步、发展、成熟、衰退等几个阶段。知识族群在知识生态系统中的主导地位交替更迭，新的知识族群出现，旧的知识族群不断退化、消亡或沉淀。为此依据前文知识网络发展的三个阶段，将九大知识族群的迁徙情况依次展开，以深入分析其知识族群的进化情况（见图3）。

图3 知识族群迁徙图

从图3中可以看出，三个时间段内各知识族群变化各异。关于数据挖掘与可视化方面的研究，在第一个阶段里族群地位较高的关键词主要有information visualization、visualization、human-computer interaction等，在第二个阶段里族群地位较高的关键词主要有information visualization、text mining、visualization、classification等，在第三个阶段里族群地位较高的关键词主要有data mining 、classification、citation analysis、 bibliometrics等，在该领域，信息可视化的研究热值一直较高，从对可视化理论、技术的研究逐渐发展为引文分析、文献计量、信息检索等可视化的具体应用研究，由此可见在国外，可视化技术发展已经比较成熟，未来更多的研究是探索可视化技术在不同的学科领域中的创新应用。相对于数据挖掘，早期主要体现在聚类、分类、文本挖掘及文本分类，在第三个阶段数据挖掘的族群地位急剧飙升，分类研究也相对比较集中，更多地结合语义网络、自然语言处理等技术应用到推荐系统、信息检索以及提供个性化服务方面。

关于数据库与数据存储方面的研究，在第一个阶段里族群地位较高的关键词主要有database、archive、image database、preservation、multimedia database等，在第二个阶段里族群地位较高的关键词主要有metadata、digital preservation、digital storage、cataloguing等，在第三个阶段族群里地位较高的关键词主要有digital storage、digital preservation 、database、collections management等，呈现出从早期的纸质档案存储到后期的数字存储，从早期的多媒体数据库、图像数据库技术研究到各种数据库在信息检索、信息服务、信息系统等领域的具体应用，电子期刊等数据收集更多注重对数据的管理、馆藏资源的管理与共享问题研究。知识族群对知识个体是一个不断选择的过程，可见数据库的族群地位一直不减，如何更好的利用数据库技术是全面发展数字图书馆的关键，同时伴随数据量的增多，对数据的管理以及有效利用方面的研究也在不断增多。

关于用户研究及个性化服务方面的研究，在第一个阶段里族群地位较高的关键词主要有user study、interoperability、Z39.50等，在第二个阶段里族群地位较高的关键词主要有user interfaces、user study、semantic web、personalization等，在第三个阶段里族群地位较高的关键词主要有user study、teaching、digital humanity、personalized service等，用户研究一直是该研究分支的焦点，早期的用户研究多体现在人机交互、互操作性，用户研究发现用户对信息服务的要求越来越高，单个的组织或机构已经很难再为数字图书馆提供全面的信息，不同机构或组织的资源数据库多多少少存在数据格式、操作语言、数据模型等方面的差异，从而造成异构数据库的互操作性问题，而具有互操作性的Z39.50协议的书目信息的共享，有效解决了由于服务提供者不同致使所提供的数据存在异构性的这一问题，完成了族群的自组织过程[22]。在第二阶段关于互操作性的研究趋势进一步彰显，同时关注到用户之间的交互问题，更多地体现出结合语义网络应用到推荐系统中的个性化问题。在第三阶段关于交互问题的研究更加集中，例如Web 2.0、Library 2.0等，已经从最初的用户研究上升为数字人文及个性化服务研究。

关于信息服务与信息管理方面的研究，information management、information systems、information technology、information service四个热点关键词在三个阶段里贯穿始终，在不同阶段有所体现的关键词还有content management、communication technology、artificial intelligence、information science等。在第一个阶段更多地是注重信息管理与信息系统的研究，在第二个阶段开始彰显信息服务方面的重要性，关于信息技术的研究更多转变为沟通交流技术的研究，而关于信息管理的研究开始强调内容的管理。在第三个阶段更加注重从信息科学、系统的视角开展软件架构、人工智能方面的研究。

关于信息检索与本体的研究整体变化较小，更多地是体现在技术细节方面的研究。热点关键词有information retrieval、ontology、metadata、semantic web、MPEG-7、cloud computing、collaboration等，在第一个阶段信息检索主要有基于内容的检索和基于图像的检索，涉及到索引、数据库、搜索引擎等基础知识。在第二个阶段开始强调本体的封装与语义网络的应用，检索系统更加注重开源问题的研究并努力实现图书馆的自动化以及协同检索的研究。在第三个阶段更加注重利用云计算与机器学习技术以及模糊语言模型开展关于信息检索方面的推荐。

关于电子出版与数字化问题研究，在第一阶段族群地位较高的关键词主要有electronic publishing、electronic journals、licensing、digitization等，在第二个阶段族群地位较高的关键词主要有electronic journals、electronic books、virtual organizations等，在第三个阶段族群地位较高的关键词主要有digitization、library。在前两个阶段关于电子出版、电子期刊的研究较多，尤其是在初始阶段由于电子期刊发展所导致的版权问题研究比较多，而在第二个阶段版权问题研究相对减少，而研究者们更多是开始注重电子书与虚拟组织的研究，在第三个阶段关于电子书、电子出版的研究全部弱化，集中表现在对数字化问题的研究，例如对图书馆文本资源的数字化、文史资料的数字化以及图书馆员在数字化中的角色扮演问题。该研究领域的进展伴随着时代的发展与人们认知的过程，从开始出现电子出版并受版权问题的困扰到逐步接受数字出版并深化到电子书，最终完全接受数字出版、电子书这一事物，并涉及将文本、图像等传统信息资源数字化，从理论认知逐渐发展到技术研究，由表及里、由此及彼，随着时间不断扬弃深化的一个过程。

关于大学、学术图书馆及图书馆管理问题的研究，在第一个阶段族群地位较高的关键词主要有academic library、education、library management、interlending等，在第二个阶段族群地位较高的关键词主要有academic library、university library、higher education、library management等，在第三个阶段族群地位较高的关键词主要有academic library、university library、knowledge management、librarians等。关于学术图书馆的研究贯穿始终，从学术图书馆与教育的关系、馆际互借问题的研究到学术馆藏资源的数字化、信息服务的知识化以及数字图书馆员在学术图书馆中的作用，并最终形成以用户为中心的自动化知识服务场所[23]。从第二个阶段开始，大学图书馆成为知识族群的领头羊，并且更加注重以大学图书馆为代表的高等教育图书馆问题的研究。

关于可用性与评价问题的研究，在三个阶段中呈现出不同的侧重点，在早期更多的是对系统交互性、教育数字图书馆、评价标准的研究，在中间阶段更加注重对系统及业务流程设计、门户网站、可用性的评价，在第三个阶段尤其凸显对可用性的评价，同时开始关注到图书馆员、信息服务、质量方面的评价。

关于数字图书馆的其他研究领域，在第一个阶段族群地位较高的关键词有copyright、archive，主要是关于档案与版权问题的研究，在第二个阶段族群地位较高的关键词有archives management、copyright law，关于版权问题的研究转变为对版权法的研究，而关于档案的研究也转变为对档案管理的研究。在第三个阶段族群地位较高的关键词有information security、mobile learning，从对版权问题的关注及版权法的研究上升到信息安全的研究，关于数字图书馆的信息安全问题也成为学术研究的焦点。在第三个阶段出现了一个新的研究知识族群——移动学习， 随着信息通信技术的发展，基于网络的移动学习逐步泛化，通过这种学习方式人们可以在任何时间、任何地点都能获取学习资源，而具有智能情境感知的普适移动学习势必成为21世纪的一个发展趋势[24]。伴随着移动学习的趋势，移动图书馆研究也成为数字图书馆研究的焦点，移动图书馆网站的建设以及移动目录的研究也不断趋向成熟[25]。

6 结语

文章通过分析得出以下结论：

（1）国际数字图书馆的知识网络呈现出明显的离散—紧密—离散的结构特征，在最近15年，数字图书馆研究的知识网络变化幅度较大，在较快完成聚集的过程后，迅速达到成熟并逐步开始细化，对知识个体的选择速度较快，生命周期波动间隔时间较短。

（2）国际数字图书馆知识生态系统的九大知识族群之间关系较为密切，知识族群之间的交互培养性较强，族群地位较高的知识族群之间协同性很强。各知识族群的迁徙变化过程生动展示了知识的新陈代谢、交叉渗透、知识生态等进化特征。

（来稿时间：2015年6月）

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〔分类号〕G250

〔作者简介〕张敏（1978-），女，管理学博士，副教授，研究方向：信息资源管理；霍朝光（1989-），男，硕士生，研究方向：数字资源管理；吴郁松（1991-），男，硕士生，研究方向：信息服务。

* 本文系国家自然科学基金项目“Web2.0环境下基于社会化网络瓶颈限制的信息扩散最大化研究”（编号：71203166）研究成果之一；武汉大学自主科研项目（人文社会科学）“危机伤害情境下网络声誉演化与修复机制研究”研究成果之一。

Study on Knowledge Ecological System Evolution in International Digital Library

Zhang Min Huo Chaoguang Wu Yusong
（Center for Studies of Information Resources of Wuhan University）

〔Abstract 〕To explore the evolution of the international digital library knowledge ecosystem, this paper chooses 5904 research papers from SSCI and SCI database of Web of Science platform on digital library research field to construct the knowledge ecosystem network through the co-word network, and utilizes the Gephi to analyze the structure of knowledge ecosystem network, the knowledge group and the migration of knowledge groups. Several conclusions can be made as followings: knowledge ecosystem network present a trend from discrete to closeness to discrete; the knowledge cluster into nine categories; knowledge groups show selectivity, progressive, self-organizing, etc evolution characteristics.

〔Key words 〕Digital Library Knowledge ecosystem Dynamic evolution Evolution path