基于统计与时序序列的国家自然科学基金资助项目的研究

周亭亭 马瑜 夏瑞 蒋海波 魏晶茹

基于统计与时序序列的国家自然科学基金资助项目的研究

周亭亭 马瑜 夏瑞 蒋海波 魏晶茹

（宁夏大学物理与电子电气工程学院 宁夏银川 750021）

国家自然科学基金的资助经费逐年增长，在推动我国自然科学基础研究的发展，促进基础学科建设方面取得了巨大成绩。本文利用统计的方法重点分析了过去十多年间我国在基础研究方面的主要领域分布、特征以及研究热点，用时序序列的方法，预测自然科学基金资助项目未来的分布趋势。本文的创新点是基于统计与时序序列相结合的方法对自然科学基金资助项目进行研究。

自然科学基金；数据分类；时序序列分析；预测目标

1 统计法分析研究的主要领域及其特征

1.1 模型建立

为了研究过去十多年间我国在基础研究方面的主要领域分布及其特征，从定量的分析的角度，对数据进行归类，分析近十余年八个学科部门以及未知类的项目申请情况。

1.2 模型求解及分析

通过分析过去十多年间研究方面的主要领域分布及其特征，将数据分为两个方面，根据八个学科部门在2000～2012年的项目申请情况以及这八个学科部门申请项目的总金额，并运用MATLAB进行数据的归类以及处理。

图1 金额-年份走势图

从整体来看，生命科学部门以及工程与材料部门，其增长的速度以及国家投资该学科的金额遥遥领先于其它学科部门。因此，可以得出过去十多年间我国在基础研究方面的领域主要分布在生命科学与工程与材料科学上面。

2 统计法分析热点

2.1 模型建立

由于数据庞大，需要选取具有代表性的依托单位进行分析。利用MATLAB编程设置一个门限值（平均值），进行迭代计算，直到筛选出项目申请数最大的十个依托单位作为分析的对象。

2.2 模型求解及分析

其中，T为门限值，即该学科所有依托单位的项目总数/依托单位个数，Pr3Sum为生命科学部门所有单位在2001～2012年项目总数，n为依托单位数目。

通过对数据的分析，可以得出生命科学学科以及工程与材料学科已经成为了众多学科中的研究热点，并且在以这两门学科为主要研究方向的单位的依托下，会呈现大好的局势。

3 时序序列法预测未来的分布趋势

3.1 模型建立

将所给数据中项目数与项目金额的观测值按时间顺序（时间间隔相同）排列成一个数值序列，由此建立问题的预测模型，并预测我国国家自然科学基金资助项目未来的分布趋势。

3.2 模型求解及分析

非平稳序列的随机分析：ARIMA模型结构：

通过在SPSS软件中，导入数据，进行计算模型统计量、残差ACF、残差PACF结果并结合我国过去几年在基础研究方面的研究热点及主要研究方向，针对这八个学科部门预测了未来十年的的研究趋势。如表1所示。

表1 未来十年研究趋势

[1]Brockwell，P.J.and Davis，R.A.Introduction to Time Series and Forecasting.Springer，New York，1996，Sections 3.3 and 8.3.

[2]赵静，但琦.数学建模与数学实验.北京：高等教育出版社，2008.

[3]韩中庚.数学建模方法及其应用.北京：高等教育出版社，2005.

[4]国家自然科学基金委网站http://www.nsfc.gov.cn/public/portal0/tab220/info24187.

G322

A

1004-7344（2016）27-0254-01

2016-9-13

周亭亭（1992-），女，汉族，河南周口人，硕士研究生在读，研究方向为图像处理与模式识别。