基于合著论文的中国高水平国际合作发展趋势研究——以人工智能领域为例

徐家天泽，程如烟，姜桂兴

(中国科学技术信息研究所,北京 100038)

0 引言

科学计量学家Katz和Martin提出科研合作是研究者为生产新的科学知识而在一起工作[1]。这种由多人共同完成一项科研任务的方式，可以加强自主创新能力，提高科研产出质量与数量，促进前沿科学发现。在全球新科技革命和产业变革交汇的大背景下，科学研究的深度、广度都在高速提升，科研合作已经成为科学研究的主要方式。

近年来人工智能发展迅速，处于国家战略高度。中国明确提出 “十四五”时期要瞄准人工智能等前沿领域[2]，扩大科研自主权，但这不等于 “闭关科研”，中国一直秉持开放包容的态度，积极推动科技合作，科技全球化使得国际合作成为当今科研合作的必然趋势。人工智能作为由多个学科融合发展的交叉学科，科研合作对于促进其发展尤为重要。那么，近年来中国人工智能领域高水平国际科研合作呈现怎样的发展趋势与特征？针对这一问题，本文基于人工智能领域1980—2019年Web of Science合著论文，探究该领域高水平科研合作发展趋势，为中国未来科研合作相关研究提供参考。

1 国内外研究现状

科学计量学和情报科学的创始人之一Price[3]于1963年在 《小科学，大科学》中首次利用文献计量学对科研合作进行研究，通过1910—1963年 《化学文摘》的文章证明科研合作关系正在逐步增多。1978年美国学者Beaver等[4]通过文献计量学论证通过合著论文研究科研合作的合理性。Newman[5]从复杂网络角度对4个学科领域合著网络的小世界特性进行实证分析，研究不同主题与时间对合作模式产生的影响[6]。郝治翰等[7]以Science期刊论文为样本通过相关性分析和OLS回归分析发现学者在科研网络的中心性与学术影响力成正向关系。张奔[8]发现校企合作对高校科研绩效呈现倒U形作用，科研人员技术能力具有中介作用。徐晨飞等[9]以数字人文领域论文合著为例，认为中国该领域跨学科性不强，国际化合作不足。王璇等[10]通过中国ESI高被引论文，发现中国国际合作与科技政策导向相关，人工智能是近年合作热点。王日芬等[11]以2009—2018年的人工智能论文为样本，认为中美在国际合作中占据重要地位，互为紧密合作对象。

已有科研合作的相关研究主要集中于传统学科领域，对人工智能合作的研究较少，且多聚焦于单一角度，缺少综合分析。本文利用人工智能领域合著论文发现科研合作关系。从时间角度对中国人工智能高水平国际科研合作情况及主导性进行研究，判断中国人工智能领域国际科研合作发展趋势及主要特征，为中国未来科研合作发展方向提供参考。

2 数据与研究方法

作为科研产出的主要形式，期刊论文在一定程度上反映科研合作交流情况与趋势。本文以人工智能领域1980—2019年Web of Science合著论文为样本，采用文献计量与社会网络分析方法，构建中国作者国际合著网络，分析中国近年人工智能领域科研合作发展趋势。

2.1 研究因素选取

通过文献调研，本文选取相关因素特征，对中国人工智能领域国际合作进行研究。

(1)国际合作。国际科研合作指合著论文的作者至少来自两个国家 (其中一个是中国)，反映中国在国际科技合作的活跃程度与合作范围。本文统计中国在人工智能领域的主要合作国家范围、合作频次、合作国家属性的构成变化，研究中国国际合作发展趋势，探索国际合作广度与深度。

(2)合作主导性。作者的署名顺序一定程度上能够反映作者在研究中的主导程度，本文通过统计在中国参与的国际合作中第一作者及通讯作者来自中国的比例 (即主导率)，对中国参与的国际合作中的主导性进行研究。

2.2 数据选取与处理

中国计算机学会是中国计算机及相关领域的学术团体，负责举办中国计算机大会、计算机软件能力认证等全国性活动[12]。本文通过中国计算机学会发布的2020年人工智能领域国际推荐学术期刊目录，选取人工智能领域TOP10学术期刊，摘录1980—2019年间论文信息，检索时间为2020年9月22日，具体期刊见表1。对获取的论文数据进行手工清洗，保留至少有一位作者单位属于中国的合著论文数据，共8527篇论文。

表1 人工智能领域样本期刊

由于科研合作并非一蹴而就，论文发表存在周期性，结合实际数据情况，1980—1999年样本数量较少，因此将数据分为1980—1999年、2000—2004年、2005—2009年、2010—2014年、2015—2019年，共5个阶段。对合著论文作者所属国家逐一识别，通过统计分析对中国人工智能国际合作情况进行研究。

3 结果分析

本文对以上5个阶段的合著论文进行分析研究。综合考虑样本期刊的发文难度与发文周期，本次研究设定合作次数大于1次的阈值进行结果分析。结合中国人工智能发展历程，挖掘中国国际合作格局广度与深度的变化、探讨中国国际合作中主导性的变化趋势。

3.1 国际合作对象范围扩大，合作频次稳步提升，形成与发达国家合作为主、发展中国家合作为辅的局面

国际合作一直是中国人工智能合作的重要组成部分，占据合作总数1/3左右。中国合作对象国范围不断扩大，合作频次稳步提升，属性构成日趋复杂。近10年，中国对科技发达国家的科技合作依赖度降低，形成与发达国家合作为主、发展中国家合作为辅的合作格局。

新加坡、加拿大在样本中较早与中国稳定开展科研合作，后期也是中国相对稳定的合作对象国，1980—1999年中国分别只与新加坡、加拿大合作2次。进入21世纪，美国作为科技强国，一直是中国最紧密的合作伙伴，4个阶段分别与美国学者合作10次，28次、55次和1295次，合作次数与人员数量均遥遥领先。此外，中国与英国、澳大利亚、加拿大、新加坡合作较为频繁，合作频次均稳步上涨。澳大利亚和英国除2005—2009年以外一直是中国合作第二、第三频繁的国家，二者合作次数差距较小。

中国与发达国家合作范围屡屡扩大，合作频次提升显著。1980—1999年中国与新加坡、加拿大2个发达国家合作4次；2000—2004年中国与美国等7个发达国家合作32次；2005—2009年扩展至日本、法国等8个发达国家合作88次；2010—2014年进一步与韩国、芬兰等9个发达国家合作143次；2015—2019年达到与意大利、瑞士等21个发达国家的2147次合作。

随着自身科研实力的提升，中国与发展中国家的合作也逐渐提上日程。2010—2014年首次出现与沙特阿拉伯、卡塔尔2个发展中国家的6次合作，这两个国家尽管属于发展中国家，但经济实力雄厚，主要依靠与其他国家科研合作提升本国科研实力。2015—2019年中国继续扩大合作范围，与印度、马来西亚等16个发展中国家合作123次。中国国际合作范围变化情况如图1～图5所示，图6是合作对象国构成情况。近10年中国国际合作取得了突破性进展，合作对象国由前30年的全部是发达国家转变为近10年以发达国家为主、发展中国家为辅。由于地缘优势及一带一路政策的实施，75%的合作发展中国家来自一带一路沿线的亚洲国家和中东欧国家。

当今是开放的世界，开放使人进步，封闭使人落后。中国一直秉持开放包容的态度，积极主动地寻求机遇、把握机遇、创造机遇，努力与国际上先进的科技水平接轨。在科技水平欠佳时期积极与科技发达国家合作，开阔国际视野，了解国际前沿技术水平，提升自身科技实力。

从近40年的合作格局可以看出，中国一直与上述科技发达国家保持着良好而频繁的合作关系，有利于中国在人工智能尖端领域的发展，是中国重要的国际战略合作伙伴。建立在平等基础上的合作才会是持久互利的合作，因此中国在自身科技实力发展的基础上，扩宽合作对象，与以一带一路为主的关系密切的发展中国家进行友好的科研交流。以平等包容的态度，提升合作效率，让国际合作多方面 “落叶生根”，彰显出中国的科技实力和 “大国风范”。

3.2 中国国际合作主导性显著增强，合作主导格局与美国产生较大差异

伴随科学的发展、学科的融合，中国人工智能论文合作广度不断增加，多国合著的现象极为常见。但是在多人署名的论文中，不同作者参与贡献的程度并不一致，因此，在合作撰写论文时会将合作者划分为主导作者和从属作者[13]。从目前国际科技合著论文的普遍现象看，第一作者和通信作者通常是科研活动中把握主要研究方向、起主导作用的人员，发挥着重要作用。因此，本文将第一作者和通信作者均确定为主导作者，二者各占0.5的权重。通过第一作者和通信作者的地址字段判断作者所属国家，该国即为论文的主导国，在这项科学研究合作中承担主导角色，占据主导地位。本研究采用袁军鹏对主导率的定义，即 (某国)主导率=该国主导国际合著论文数/该国国际合著论文总数。

图1 1980—1999年中国人工智能国际合作情况

图2 2000—2004年中国人工智能国际合作情况

图3 2005—2009年中国人工智能国际合作情况

图4 2010—2014年中国人工智能国际合作情况

图5 2015—2019年中国人工智能国际合作情况

图6 2000—2019年中国人工智能领域国际合作国家发展属性构成

1980—2019年中国国际合作论文主导率稳步提升。1980—1999年中国主导率为40%，新加坡、加拿大共同占据60%的主导合作。2000—2004年中国主导率提升至57.58%，首次在国际合作主导中超过一半比重。此时开始出现美国、英国、澳大利亚、西班牙等国主导的国际合作，但是合作尚不存在明显倾向性。2005—2009年中国主导率达到63.41%；2010—2014年中国主导率涨至77.1%；2015—2019年中国主导率进一步增长达到89.24%，该阶段中国作者参与的国际合著论文中近90%由中国作者主导，美国、新加坡再次成为合作国中主导性前两名国家，但主导率差距悬殊。中国人工智能高水平科研合作主导率具体情况如图7所示。

图7 中国人工智能高水平科研合作主导率变化

通过国际合作主导性发现，中国在国际论文合著中主导地位提升明显，由起步的40%增长至89.24%，达成国际论文合作数量与主导国际论文合作数量的双向大幅增长。单从论文主导率分析可以发现，中国不仅科研合作能力增加，在国际科技事务合作的话语权与方向把控能力也日渐提高，与科技论文产出总数增长迅速的现象基本保持一致，这与中国近年自身科研实力增强存在一定的联系。

中国主要的5个合作国中，新加坡作为唯一的亚洲国家，较早与中国开始合作，并且一直保持着与中国稳定而密切的合作，合作由中新双方平分秋色演变为主要由中国主导。进入21世纪后，美国后来居上，作为中国最密切的合作伙伴，在中国合作主导程度逐渐增强的前提下，依旧是中国参与的国际合著论文中主导能力较强的国家。美国作为世界科技巨头，掌握多领域的尖端技术，自然具备相当一定程度的主导能力。英国、澳大利亚与中国的国际合作更多地属于参与者的角色，尽管是中国合作第二、第三频繁的国家，不过国家主导性并不强，合作以中国主导为主。虽然加拿大和新加坡同属于较早与中国最早开始国际合作的国家，但与新加坡不同，加拿大与中国的国际合作主导性持续走低，主导率稳定下降，与中加两国合著论文数量趋势一致，现在在5个主要合作国家中处于弱势地位。自2010年起，中国参与的国际合作中开始出现除中国外的其他发展中国家主导的现象，分布于印度等受国际关注的发展中国家，但是总体占比极少，仅为0.8%。

美国作为世界顶尖科技强国，在世界科技发展中发挥着重要作用。作为中国合作最密切、合作主导率较高的国家，对美国2010—2019年参与的高水平国际合著论文同样进行主导率分析。结果发现，中美两国是美国国际合作的主要主导国家，二者差距不大，美国两阶段的主导率分别是43.24%和30.02%，而中国的主导率由2010—2014年的35.55%提升至2015—2019年的40.71%，已超过美国成为美国人工智能国际合作中主导率最高的国家。澳大利亚和英国也与美国合作较密切。此外，韩国是美国的主要合作伙伴，分别占据3.33%和1.73%的主导率，与中国产生较大差异。

由此可见，中美双方在近10年一直是彼此合作最为紧密的国际对象，但是其国际合作主导情况各有不同：中国人工智能国际合作在逐渐凸显中国主导地位，主导率连年大幅度攀升，其余各国主导率较低；美国人工智能国际合作则以中美平分秋色主导为主，其他国家为辅。在近年的中美合作中，中国的主导比例大大提升，而美国与其他国家的合作则以美国主导为主，由此产生了上述中美两国不同的国际合作主导格局。

4 小结

本研究显示在中国人工智能发展过程中，国际合作也在不断深化发展。中国一直注重国际合作，不断拓展国际合作的深度与广度，从与个别国家的单极化合作转变为全球多极化合作，从与全科技发达国家合作扩展至与发展中国家互惠合作，现已形成以与科技发达国家合作为主、与发展中国家合作为辅的合作局面，体现出中国人工智能在全球范围内科技实力的提升，美国、新加坡、英国、加拿大、澳大利亚是中国合作最为频繁的5个国家。

中国国际合作主导性连年大幅攀升，现已初步达成国际论文合作数量与国际论文主导数量的双向大幅提高。在近10年同期的美国人工智能国际合作中，中美是美国国际合作的主要主导国家，并且中国已经实现了主导论文数量的反超，整体上中美合作及中国其他国际合作中以中国主导为主，美国其他国际合作中以美国主导为主。由此可见，中美两国在自身科研实力增长的前提下，均比较重视国际科技事务合作的话语权与方向权。

本文依旧存在不足之处：样本仅聚焦于中国人工智能高水平国际科研合作，以合著论文研究科研合作情况，对隐性的科研合作难以识别和判断。针对不足之处，未来将进一步思考与改善。