全球新型冠状病毒肺炎研究的科学计量学分析

贺天伟

摘要：新型冠状病毒肺炎是由新型冠状病毒感染导致的肺炎，现已成为全球大流行病。以2020年Science Citation Index Expanded收录的全球新型冠状病毒肺炎研究论文为数据，从国家/機构产出、学科共现、基金资助展开分析，旨在分析全球新型冠状病毒肺炎研究的发展态势，并对中国和主要产出国家进行比较，揭示中国在该领域的国际位置，为我国相关部门制定该领域政策提供参考。结果显示疫情对科学界产生了广泛影响，世界上绝大多数国家或地区都参与到相关研究中，欧盟、美国和中国是全球新型冠状病毒肺炎研究最重要的三股力量；论文产出涉及几乎所有学科，主要集中在临床医学和生物医学研究领域；全球资金投入水平较高，基金论文比率为43.42%，中国基金论文比率高达71.05%；美国是全球最重要的合作伙伴，中国国际合作水平低于欧盟和美国；在八个重要研究领域里，欧盟表现不佳，美国在微生物学领域表现突出，中国在病毒学、感染性疾病、免疫学和医学，研究与实验领域表现令人印象深刻。

关键词：COVID-19；研究努力；引文影响；国际合作

中图分类号：G321；G301文献标识码： ADOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2021.06.004

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

0引言

新型冠状病毒肺炎（Corona Virus Disease 2019，COVID-19）是由SARS冠状病毒2型（SARS-CoV-2）感染导致的肺炎，暴发于2019年年底，鉴于病毒的广泛传播，新型冠状病毒肺炎现已成为全球大流行病。面对这一影响全球的突发公共卫生事件，为了遏制新型冠状病毒的传播，各国政府采取了前所未有的措施；科学界也做出了快速反应，迅速投入到病毒的分离与鉴定、病毒基因序列分析、检测试剂开发、病例检测、临床治疗、药物和疫苗开发以及临床试验等科学研究中。为了加快信息分享，bioRxiv和medRxiv等预印本系统每天发布大量未经同行评议的论文以供同行参考，国际出版界在疫情中适时调整了出版策略，各出版商纷纷推出新型冠状病毒肺炎研究专题，并采取开放获取政策，以此来促进相关信息的广泛传播。

基于科学计量学（文献计量学）的方法，对新型冠状病毒肺炎研究论文相关态势进行监测，可以揭示科学共同体在应对这一突发公共卫生事件所做的努力。Zhang等[1]对21世纪以来暴发的几次新发传染病进行了文献计量学研究，发现学术界对突发公共卫生事件反应很快，各国倾向于重视本区域的流行病，美国不单在科学产出上领先于世界，而且也处在国际合作的中心位置，在COVID-19暴发初期中国研究人员在知识的产生和国际合作中发挥着突出的作用。张龙浩等[2]对疫情初期的文献统计显示，中国是发表论文最多的国家，研究主题涉及新冠肺炎的流行病学史、基因组学、诊断、治疗、公共卫生防护以及各类诊疗和防护指南等。Cai等[3]研究了疫情不同时期各国新型冠状病毒肺炎论文产出情况，中国在疫情早期居主导地位，随着疫情的发展，美国成为发表论文最多的国家，各国论文数与感染率密切相关，中美相关合作持续减少，认为这可能是由于后期中国论文占全球论文比率下降，也可能是由于政治障碍，或者是这些因素的共同作用。倪婧等[4]对国内和国际期刊发表的新型冠状病毒肺炎论文进行了分析，发现在疫情早期，中国发表于国内期刊的论文数高于国际期刊，认为这可能是国内防控局势的需要及语言因素，2020年3月中旬起，国际期刊论文超过国内期刊论文，部分国家如意大利、英国和美国发文量曲线与该国新发病例数变化趋势接近。Pal[5]对Scopus收录的新型冠状病毒肺炎论文进行了统计，结果显示科学界对疫情做出了强烈反应，相关文献数量急剧膨胀，主要发表在医学科学领域，美国、中国、意大利和英国是相关研究中心。陈莹等[6]对CNKI和Web of Science（WoS）数据库的新型冠状病毒肺炎论文分析显示，中国是产出最多的国家，华中科技大学是产出最多的机构，中国、美国、意大利和英格兰处在全球合作网络的重要位置，只是中外数据库里研究主题有所不同。张生太等[7]构建了新型冠状病毒肺炎论文的期刊共引、国家与机构合作、关键词及研究领域共现网络，采用社会网络分析法中三个中心性来确定单个节点在网络中的重要性和价值。

以上研究采用的都是疫情早期数据，一年后相关论文产出已有很大变化，因此，本文基于科研产出的视角，以2020年新型冠状病毒肺炎研究论文为数据，应用科学计量学的方法，分析全球新型冠状病毒肺炎研究的发展态势，并揭示中国在该领域的国际位置，为我国相关部门制定该领域政策提供参考。

1数据来源及处理

1.1数据来源

本研究数据来源于WoS数据库的Science Citation Index Expanded（SCIE）子集。2020年1月中国科学家最先成功分离出新型冠状病毒，同月世界卫生组织将该病毒命名为2019-nCoV，将由此引发的肺炎命名为COVID-19。同年2月，国际病毒分类学委员会将该病毒命名为SARS-CoV-2，因此本研究检索策略为设定2019-nCoV or COVID-19 or SARS-CoV-2为主题检索词，出版年按2020精炼，文献类型按Article or Review精炼，检索时间为2021年4月1日，共检索到目标论文34178篇，其中高被引论文3572篇。

1.2数据处理

在计算国家或地区的产出时，论文根据署名地址被分配到相应的国家或地区里，并采用了整数计算的办法，即如果一篇论文地址包括多个国家或地区，则这些相应的国家或地区各计1次。同样，在考察国际合作时也采用了整数计算的办法。中国的数据包括了香港和澳门，但未含台湾数据，将英格兰、威尔士、苏格兰和北爱尔兰统一记为英国。在分析几个具有代表性的学科表现时，论文是按照期刊的所属学科被唯一地分配给相应学科，一个期刊如果从属多个学科，则以第一个学科为准。

2研究结果

2.1论文产出

2020年全球共有181个国家或地区发表了新型冠状病毒肺炎研究论文34178篇，表1给出了全球新型冠状病毒肺炎研究论文产出最多的10个国家（地区）和机构。美国论文产出居世界第一并遥遥领先，中国论文产出居世界第二位，其他依次是意大利、英国、印度、德国、西班牙、加拿大、法国和澳大利亚。这些国家都是论文产出传统大国，在新型冠状病毒肺炎研究产出方面意大利和印度表现更为突出，这可能是与两国疫情有关，意大利是西方最先大面积暴发疫情的国家，另据美国约翰斯·霍普金斯大学疫情数据显示，印度累计病例数全球第二，意大利累计病例数居全球第八[8]。如果将欧盟27国看成一个整体，则欧盟27国共发表了10459篇论文，超越美国位居世界第一，欧盟、美国和中国是全球新型冠状病毒肺炎研究最重要的三股力量。论文按机构产出计，美国、英国、中国、法国和加拿大的机构分别进入前十，美国哈佛大学位居世界第一，其他依次是英国伦敦大学、美国加州大学系统、中国华中科技大学、美国哈佛医学院、法国国家健康与医学研究院、中国武汉大学、法国巴黎公立医院集团、美国德克萨斯大学系统和加拿大多伦多大学。

新型冠状病毒肺炎研究论文产生了3572篇高被引论文，表2给出了全球新型冠状病毒肺炎研究高被引论文产出最多的10个国家（地区）和机构。美国位居世界第一，中国紧随其后位居第二位，其他依次是意大利、英国、德国、法国、加拿大、西班牙、澳大利亚和印度，欧盟作为一个整体发表了1128篇高被引论文，仅次于美国。美国以占全球29.99%的论文，贡献了占全球35.47%的高被引论文，欧盟以占全球30.59%的论文，贡献了占全球31.58%的高被引论文，中国则在高被引论文方面表现出色，以占全球18.08%的论文贡献了占全球30.60%的高被引论文。高被引论文按机构产出计，中国、美国、英国和法国的机构分别进入前十，中国华中科技大学位居世界第一，其他依次是美国哈佛大学、英国伦敦大学、美国加州大学系统、美国哈佛医学院、中国武汉大学、英国伦敦大学学院、中国科学院、法国国家健康与医学研究院和法国巴黎公立医院集团。

2.2學科领域分析

WoS基于期刊参考文献和引文情况来确定期刊间的学科关系[9]，并将收录的每个期刊被赋予了特定的学科，一个期刊可能从属于一个或几个学科，这些学科之间存在着关联，建立期刊-期刊的引文矩阵，可以展现科学的学科结构地图[10-11]。同样，基于发表论文期刊所属的学科，将论文也可以赋予给特定的学科，建立这些论文所属学科的共现矩阵，可以确定特定文献集的学科结构。图1给出了全球新型冠状病毒肺炎研究论文的学科分布情况，这个图包括了217个节点，每个节点分别代表一个学科，而同期SCIE收录的论文覆盖了229个学科，显示出新型冠状病毒肺炎研究几乎涉及所有学科，已经对科学界产生了重大影响。图1只标注了共现频次最多的前20种学科名称，节点和标签文字的大小与共现频次相关，节点间连线代表之间的联系，连线越粗则联系越紧密；网络中心性较大的节点，在整个网络中处于重要位置，节点大小与中心性有关。

从图1可以看出全球新型冠状病毒肺炎研究论文的学科领域相对集中，主要集中在临床医学（普通内科医学、外科学、临床神经病学、心血管系统、精神病学、儿科学和肿瘤学）和生物医学研究（感染性疾病、免疫学、药理学与药学、生物化学与分子生物学、医学，研究与实验、微生物学和病毒学）两个大的领域，除此之外，在公共环境和职业健康、医疗保健科学与服务、多学科科学、环境科学、化学和工程等领域也产生了大量论文。

2.3基金资助情况

科技投入是科技发展的助推器，科技投入分为两个方面，一是人力资源投入，二是资金投入。科技投入与一个国家或地区的人力资源和经济总量有关，也与一个国家或地区发展阶段及科技政策有关。WoS提供了收录论文的基金资助信息，目前关于基金资助的字段FO只能区分不同的资助计划，对于一篇论文受到同一计划的几个资助，则只计算受该计划资助一次。全球新型冠状病毒肺炎研究论文基金资助情况见表3，世界基金论文比率为43.42%，平均每篇论文获资助数2.79，主要资助来源前十位分别是美国卫生和公众服务部、美国国家卫生研究院、中国国家自然科学基金、欧盟委员会、英国研究与创新署、美国国家科学基金会、英国医学研究委员会、英国惠康基金会、中国国家重点研发计划和巴西国家科学技术发展委员会。欧盟基金论文比率38.58%低于世界平均水平，但平均每篇论文获资助数高于世界平均水平，主要资助来源前五位分别是欧盟委员会、德国科学基金会（DFG）、德国Projekt DEAL、法国国家科研署和意大利卫生部。美国基金论文比率46.37%高于世界平均水平，平均每篇论文获资助数也高于世界平均水平，主要资助来源前五位分别是美国卫生和公众服务部、美国国家卫生研究院、美国国家科学基金会、美国国家过敏和传染病研究所和美国国家心肺血液研究所。中国基金论文比率高达71.05%，发表的绝大多数论文都获得了各类基金资助，但平均每篇论文获资助数低于世界平均水平，主要资助来源前五位分别是国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费专项资金、中国博士后科学基金和国家科技重大专项。美国的研发投入多年来一直位居世界首位，随着经济实力不断提升，中国在2014年以后超过了欧盟已成为世界第二大研发投入国家，欧盟位居世界第三[12]。中国基金论文比率高还与中国各级政府及机构高度重视新型冠状病毒肺炎疫情有关，科技部和国家自然科学基金委员会分别多次推出了新型冠状病毒肺炎专项，加大相关研究支持力度，这些论文受到5279个计划资助，既有国家层面的各种计划，也有各级地方政府及机构的资助，还有国际合作及各种民间基金会的支持，一些单位如浙江大学还推出了COVID-19防治专项科研基金。

2.4欧盟、美国和中国的表现

AI =1表示某一个国家或区域在给定领域的研究努力与世界平均水平相当；AI >1表示某一个国家或区域在给定领域的研究努力高于世界平均水平；AI <1表示某一个国家或区域在给定领域的研究努力低于世界平均水平。

在科学计量学领域，引文率常被用来表征文献的影响力，如果论文的引文率越高，则意味着文献的影响力越大。由于各学科的引文习惯不同，而且与数据库收录该学科的期刊数也有关，因此各学科文献引文率没有可比性，这里引入相对引文影响（Relative Citation Impact，RCI），相对引文影响是指引文占世界份额与论文占世界份额之比[14]。通过计算相对引文影响来评估中国、美国和欧盟在不同学科领域新型冠状病毒肺炎研究的相对影响力水平。本研究中RCI用下式表示：

RCI =1表示某一个国家或区域在给定领域的论文影响力与世界平均水平相当；RCI >1表示某一个国家或区域在给定领域的论文影响力高于世界平均水平；RCI <1表示某一个国家或区域在给定领域的论文影响力低于世界平均水平。

选取普通内科医学、感染性疾病、免疫学、药理学与药学、生物化学与分子生物学、医学，研究与实验、微生物学和病毒学等8个代表性学科，分别计算了欧盟、美国和中国在上述学科的活跃指数及相对引文影响（图2和3）。

在论文产出方面，欧盟在药理学与药学（1.13）、微生物学（1.07）和医学，研究与实验（1.04）领域的研究努力高于世界平均水平，但优势并不突出；在普通内科医学（0.99）、感染性疾病（0.96）、生物化学与分子生物学（0.90）、免疫学（0.90）和病毒学（0.78）领域的研究努力低于世界平均水平，其中病毒学处于较大劣势。美国在微生物学（1.34）和免疫学（1.09）领域的研究努力高于世界平均水平，其中微生物学优势明显；在生物化学与分子生物学（0.96）、医学，研究与实验（0.87）、药理学与药学（0.80）、病毒学（0.79）、普通内科医学（0.67）和感染性疾病（0.56）领域的研究努力低于世界平均水平，其中药理学与药学、病毒学、普通内科医学和感染性疾病处于较大劣势。中国在病毒学（1.88）、感染性疾病（1.74）、免疫学（1.37）、医学，研究与实验（1.32）、普通内科医学（1.07）和药理学与药学（1.04）领域的研究努力高于世界平均水平，其中病毒学、感染性疾病、免疫学和医学，研究与实验优势明显；在生物化学与分子生物学（0.88）和微生物学（0.70）领域的研究努力低于世界平均水平，其中微生物学处于较大劣势。

在论文影响力方面，欧盟在生物化学与分子生物学（1.38）、感染性疾病（1.08）和微生物学（1.04）领域的论文影响力高于世界平均水平，其中生物化学与分子生物学优势明显；在药理学与药学（0.94）、医学，研究与实验（0.76）、免疫学（0.67）、病毒学（0.58）和普通内科医学（0.53）领域的论文影响力低于世界平均水平，其中医学，研究与实验、免疫学、病毒学和普通内科医学处于较大劣势，特别是病毒学和普通内科医学只有世界平均水平的一半多一点。美国在微生物学（1.43）、生物化学与分子生物学（1.26）、医学，研究与实验（1.24）和普通内科医学（1.22）领域的论文影响力高于世界平均水平，而且优势明显；在病毒学（0.99）、免疫学（0.98）、感染性疾病（0.89）和药理学与药学（0.80）领域的论文影响力低于世界平均水平，其中药理学与药学处于较大劣势。中国在普通内科医學（3.33）、微生物学（2.95）、生物化学与分子生物学（2.11）、免疫学（2.04）、病毒学（1.93）、药理学与药学（1.89）、医学，研究与实验（1.67）和感染性疾病（1.62）领域的论文影响力均高于世界平均水平，而且优势明显，特别是普通内科医学和微生物学为世界平均水平的3倍左右。

国际合作研究已成为当今科学研究的普遍现象，建立国际合作网络是获取和配置科技资源的一种手段，也是提高科研生产力的有效途径之一，特别是面对新型冠状病毒肺炎这样的新发传染病，全球交流与合作比以往任何时候都更加重要，更需要国际社会同心协力共同应对。表4是欧盟、美国和中国新型冠状病毒肺炎国际合作论文情况，美国国际合作论文比率为40.28%，欧盟国际合作论文比率为42.23%，即使是将欧盟视为一个整体，其国际合作论文比率也达到37.07%，单纯欧盟内部国际合作论文只有540篇，这也反映出欧盟国际合作论文大部分都有欧盟以外的国家参与，中国国际合作论文比率为31.42%。

图4显示了欧盟、美国和中国的国际合作模式，图中每个节点分别代表一个国家或地区，节点和标签文字的大小与合作论文数量相关，节点间连线代表两者之间的合作强度。美国与160个国家和地区开展了国际合作，为了清晰所见，图4（a）给出了与美国合作频次最多的20个国家，中国是美国最大的合作伙伴，在欧洲以英国、意大利、德国、法国和西班牙等为主，亚洲除中国外主要有印度、日本、伊朗、新加坡和韩国，北美是加拿大，南美是巴西，大洋洲是澳大利亚。中国与121个国家和地区开展了国际合作，图4（b）给出了与中国合作频次最多的20个国家和地区，美国是中国最大的合作伙伴，在欧洲以英国、意大利、德国、法国和西班牙等为主，亚洲主要有日本、新加坡、印度、韩国、巴基斯坦、沙特阿拉伯等，北美是加拿大，南美是巴西，大洋洲是澳大利亚。欧盟合作网络包含了163个国家或地区，图4（c）给出了除欧盟各国外合作频次最多的15个国家，在欧盟国际合作里起重要作用的欧盟国家前五位分别是意大利、德国、法国、西班牙和荷兰；图4（d）是欧盟作为一个整体的合作网络，美国、英国和中国是欧盟的三个最大合作伙伴，在欧洲除英国外以瑞士和俄罗斯为主，在亚洲除中国外有印度、土耳其、伊朗、日本和以色列，在北美还有加拿大，南美是巴西，大洋洲是澳大利亚，非洲是南非。美国虽然近年来其产出占全球的份额有所降低，但仍旧是科技界的霸主，始终是世界各国优先合作对象，欧盟国际合作论文中美国参与的占总数的37.87%，将欧盟作为一个整体，则其国际合作论文中美国参与的占了总数的43.14%。尽管中美关系近年来在政治领域比较紧张，科学界仍然保持了较高水平的合作，中国国际合作论文中美国参与的占了总数的49.91%。

3結论与展望

新型冠状病毒肺炎给人类社会带来了严峻的挑战，国际科学共同体在应对这一突发公共卫生事件做出了积极反应，世界上绝大多数国家或地区都参与到相关研究中，欧盟、美国和中国是全球新型冠状病毒肺炎研究最重要的三股力量。论文学科共现分析显示相关研究几乎涉及所有学科领域，论文产出主要集中在临床医学和生物医学研究领域。从基金资助的角度来看，中国政府及机构对相关研究提供了广泛资金支持，获得过基金资助的论文比率是世界平均水平的1.64倍，美国略高于世界平均水平，为世界平均水平的1.07倍，欧盟则低于世界平均水平，为世界平均水平的0.89倍。

欧盟、美国和中国的研究侧重点有所不同，欧盟在大多数领域里表现不佳，病毒学领域是弱项，无论是研究努力还是论文影响劣势都非常明显，唯一亮点是在生物化学与分子生物学领域论文影响力优势明显；美国在微生物学领域是强项，在药理学与药学领域是弱项，在病毒学、普通内科医学和感染性疾病领域研究努力劣势明显，在生物化学与分子生物学、医学，研究与实验和普通内科医学领域论文影响力优势明显；中国在八个领域论文影响力都优势明显，病毒学、感染性疾病、免疫学和医学，研究与实验领域是强项，虽然微生物学领域研究努力是唯一处于较大劣势的领域，但论文影响力有着极佳的表现，为世界平均水平的2.95倍。美国既是新型冠状病毒肺炎研究产出最多的国家，也是全球最重要的合作伙伴，欧盟国际合作大都有欧盟以外的国家参与，中国国际合作水平低于欧盟和美国。

中国科学界面对疫情表现出色，率先成功分离出新型冠状病毒并及时向世界共享新型冠状病毒基因序列信息，对世界各国开发特定诊断工具及疫苗开发具有重要意义。处于中国疫情中心的华中科技大学和武汉大学是中国产出最活跃的研究机构，分别进入全球机构论文产出和高被引论文产出前十位，其中华中科技大学高被引论文数位居世界第一。在主要研究领域，中国的研究努力和影响力表现出色，也是全球新型冠状病毒肺炎研究的重要合作伙伴，中国正在与世界一起为终止新型冠状病毒肺炎大流行贡献智慧与力量。

本研究按领域采用相对指标进行国家间的比较，可以消除由国家产出规模带来的偏差，能更真实地反映国家间新型冠状病毒肺炎研究的产出优势和影响水平。不足之处体现在两方面：一是由于新型冠状病毒肺炎是一个新发的传染病，人类对其产生和发展的认识还有限，相关研究仍在持续推进中，本研究仅是分析了特定时期的发展状态，相关研究的发展趋势还需要从更大时间尺度去观察；二是在具体学科领域分析上只选择了八个学科，结论具有局限性，为了得出更有价值的结论，还需在将来的研究中进一步扩大分析领域。在今后的研究中会不断拓展该领域的时空维度，进行更有价值的探索。

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Scientometric Analysis of Global Research on COVID-19

HE Tianwei（College of Life Sciences ， Jilin University， Changchun 130012， China）

Abstract： COVID-19 is a pneumonia caused by SARS-CoV-2 infection， which has become a global pandemic. Based on the data from the 2020 global COVID-19 research articles in Science Citation Index Expanded， the paper aims to analyze the development trend of global COVID-19 research from the perspective of national/institutional output， discipline cooccurrence and fund support. Comparison among the China and major output countries will be conducted to reveal the Chinese international position， so as to provide reference for Chinese government to formulate relevant policies. The results show that the epidemic has had a wide-ranging impact on scientific community， the majority of countries or regions in the world has participated in the related research. the European Union， the United States and China are the three most important forces in the global research on COVID-19. The output of the articles affects almost all disciplines and are mainly focused on the fields of clinical medicine and biomedical research. In the meantime， the level of global capital investment is relatively high， with the ratio of funded papers at 43.42% and the ratio of funded papers in China as high as 71.05%. The United States is most vital collaboration partner around the world and Chinas level of international collaboration is lower than that of the European Union and the United States. Among the eight important research fields， the European Union has performed poorly， the United States has performed well in the field of microbiology， and China has performed impressively in the fields of virology， infectious diseases， immunology and medicine， research & experimental.

Keywords： COVID-19；research effort；citation impact；international collaboration