基于复杂网络的合作关系网络构建

白浴震

摘 要 在复杂网络基础上，本文构建了科研活动中的科学家合作关系网络，并对网络中的科学家特征、角色分类、个别角色等方面做出分析。

【关键词】复杂网络 合作关系网络 构建 分析

1 前言

在科研活动开展期间，会有数量众多的科学家参与到发现、发明与创造科学当中，这些科学家个体之间会形成相互作用的网络，即合作关系网络。合作关系网络的节点看做科学家，边为论文合著关系，通过分析其结构及行为特征，对科学家合作机制做出理解。

2 复杂网络下科学家合作关系网络的构建

在复杂网络领域中，本文以数学领域科学家为研究对象，以研究活動完成后论文合著关系为基础，完成合作网络的构建。在合作网络中，科学家表示节点，一篇论文由两位科学家合著时，这两位科学家间存在合作关系，网络内的表示方法为连接二者的节点。构建合作网络时，因对合作方向性、合作权重问题并不做出考虑，所以属于无向无权网络。对于同一篇论文，全连通关系存在于全部作者之间，时间推移之后，某些科学家在多篇论文中均有参与，且活跃性较强的科学家会在多篇论文全连通子块中完成稀疏联系的建立，形成若干个大型连通子块，从而迅速扩大合作网络规模。4节点子图作为无向网络中的一种，点位包含11种，本文以此作为子图搜索与角色分析依据，同时，经分析之后，最大连通子块节点数为382，边数920。

3 科学家合作关系网络的分析

3.1 科学家特征及角色分类

4节点子图中，包含11种角色种类，角色点位编号由A11-A11，经分析其角色分类与点位特征后发现，点位A14具有最多的科学家数量，达到最大值382，点位A17次于点位A14，有377位，而点位A18的科学家数量最少，仅有21位。网络某一点位的总数与具有其的非重复科学家数量的比值即为点位强度，通常，点位强度数值越高时，表明单位科学家越多的占据该点位，经分析，具有最高点位强度值的为点位A1。已有研究指出，科研合作网络中，节点中心性指标正相关于节点代表的个体绩效、影响力，即科学家具有高度中心性时，其在合作网络具有较大的贡献及科研产量。基于此，本文以度为基础，将A1-A8点位的角色分为三类，分别为核心、中介、边缘，分析结果显示，同种子图内，在科学家数量特征占据方面，边缘最多，核心最少，中介居中，但在角色强度特征方面，核心最大，边缘最小，中介居中。由上述分析结果可知，合作网络中，少数核心科学家所具备的作用是非常重要的。

3.2 个别科学家角色分析

统计点位种数分布情况发现，所有科学家中，具有的点位均为2个或以上；有103位科学家具有的点位达到6种，而且有14位科学家具有的点位为11种，具体见图1科学家点位种数分布情况。另外，因科学家子图不同、占据点位也不同，呈现出有多数的科学家同时承担着不同的角色类型。这说明，个体科学家角色特征呈现出多样性，也就是说，个体科学家合作联结不同科学家过程中，微观结构上，行为特征包含主导、从属或界桥，而这也将科研合作演进机制时受到相应条件限制下的多样性反应出来。

3.3 科学家角色种数及相对数量分析

个体科学家所具备的角色可能是多种，而且每种角色具有相对不同的数量，因此，需对其角色种数与相对数量做出系统的分析，以能有效区分个体科学家。合作关系网络中，个体科学家角色有核心、中介、边缘三类，统计其相对数量后，在排名前15的科学家中，具有点位均超过8种，核心角色中具有较高的相对数量的为点位A1与点位A5，中介角色中具有较高的相对数量的为点位A3，边缘角色中具有较高的相对数量的为点位A2。分别以核心角色和中介角色为主，统计相对数量，结果显示，科学家主要为核心角色（图2左侧图）时，三类角色中拥有最大相对数量的分别为点位A1、点位A3、点位A4，这三个中最大的为点位A1，点位包含11种；另外，科学家主要为中介角色（图2右侧图）时，三类角色拥有最大相对数量的分别为点位A5、点位A3、点位A2，三者中最大的为点位C，点位包含11种。

4 结论

复杂网络基础上，本文构建了科研活动中科学家的合作关系网络，并对网络中科学家角色分类、特征，个体科学家角色特征、种数、相对数量做出分析，总结出科研领域合作机制的发展规律，为科研活动的良好开展提供指导，促进科技的创新。

参考文献

[1]常宏建，张震，任恺.基于复杂网络理论的产学研合作网络结构及特性研究[J].山东经济，2013，27（02）：73-77.

[2]王朋飞，李守伟，林琳霖，等.产学研合作网络复杂性分析——以镇江市为例[J].复杂系统与复杂性科学，2013，10（01）：60-67.

作者单位

大连民族大学计算机科学与工程学院 辽宁省大连市 116600endprint