基于政策信息学的我国国家实验室研究文献计量分析

杨熙若，李亚丹，刘彦乔，雍石泉，严雅潇

（四川省科学技术信息研究所，四川成都 610066）

1 研究背景

国家实验室一般是指由国家政府牵头，以国家使命和战略需求为导向、以服务国家目标和战略为使命，充分整合高校、科研院所、龙头企业等优势资源，组建的高层次科技创新载体［1］。党的十八大以来，党中央对我国科技创新事业进行了战略性、全局性规划，并把科技创新列为国家发展全局的首要目标，党的二十大再次对科技创新提出了新任务新要求,充分彰显了科技创新在“国之大者”中的地位和分量。国家实验室作为科技创新体系的首要组成部分，是国家基础研究和前沿探索的核心力量，是国家科技发展到一定阶段的必然要求，也是我国实现科技自立自强和创新驱动发展战略的重要抓手。

我国自1984 年建立第一家国家实验室以来，经过40 余年的发展，国家实验室的定位得到明确，建设也取得了很大进展，在此基础上，以广东、浙江等为代表的20 多个省份陆续布局了100 余家省实验室，以培育创建国家实验室为目标，打造国家实验室的预备队。国家实验室的建设正在如火如荼地进行，学术界也围绕国家实验室开展了一系列研究，但大都停留在学习借鉴美国等发达国家先进经验或是对于国家实验室建设模式的探索，还未有从文献计量的角度出发对国家实验室发展态势的探讨，再者，国家实验室建设本身具有极强的战略意义和现实意义，与国家级和省级政策支持息息相关。基于此，本文基于政策信息学的分析方法，从文献计量分析的角度对国家实验室的相关文献进行梳理，在厘清国家实验室的整体趋势、主要产出机构、热点研究主题的基础上，结合国省政策背景进行深入分析，讨论国家实验室研究变化的内在原因，以期更准确地反映国家实验室研究现状和发展趋势，为我国国家实验室的建设和相关研究提供一定的参考。

2 数据和方法

本文选取中国知网（CNKI）作为检索数据库，以“篇名=国家实验室OR 关键词=国家实验室”进行检索，得到符合条件的文献1 326 篇。为保障本研究的有效性和权威性，从检索结果中删除会议、报纸、成果、广告等无关的文献和重复发表的文献，再经数据转换后，最终得到852 条有效文献（以下简称“样本”），检索时间是2023 年2 月14 日，样本时间范围为1980年1月1日至2023年2月14日，其中最早一篇发表于1980 年1 月。

本文基于政策信息学理论，结合样本数据、国家级和省级政策数据、权威媒体数据等与研究内容相关的海量异构数据，将政策背景与研究主题的变化结合起来，对我国国家实验室的研究文献开展了文献计量学分析，并利用 CiteSpace6.1.R6 软件，绘制出样本的合作网络、关键词共现图、聚类图和时间线图。

3 国家实验室研究的政策信息分析

3.1 整体趋势

科技论文的发表数量与变化趋势在反映了该领域的研究强度和变化情况。我国国家实验室研究论文发表趋势如图1 所示，从1980 年至2022 年的40余年间，发文量整体呈现逐渐增长的趋势，根据其增长过程和对应时期国家级和省级政策背景，可以将我国国家实验室的相关研究划分为3 个阶段。

图1 我国国家实验室研究论文发表整体趋势

（1）初步探索期（1980—2000 年）。为提高基础研究水平，探索适合科技发展的创新机制，该时期国家科委、计委相继出台了《中华人民共和国科学技术发展十年规划和“八五”计划纲要》《全国科技发展“九五”计划和2010 年长期规划纲要》等文件，强调基础研究要瞄准国家目标，锚定国际最前沿水平，强化“以大科学装置为核心的科研基础设施建设”［2］。在此基础上，多部委联合启动了建设国家实验室计划，依托一批大型科学设施相继成立了4 个国家实验室，主要覆盖高能物理与核物理领域，详见表1。合肥国家同步辐射实验室是我国的第一个国家实验室，于1983 年4 月8 日由原国家计委批准成立。在此之后，又分别批准成立了“北京串列加速器核物理国家实验室”“北京正负电子对撞机国家实验室”和“兰州重离子加速器国家实验室”。这4 个国家实验室均是依托大科学装置设立，标志着我国初步开始探索建设国家实验室，其成功经验也为后续国家实验室的建设提供了参考。

表1 初步探索期我国国家实验室清单

此阶段初期我国对国家实验室的相关研究较少，研究论文间断性出现，直到1985 年后才开始每年度连续出现，且每年度论文数量大都在15 篇以下，发文数量最多的是1997 年（17 篇）和1998 年（19 篇）。该时期我国对国家实验室的研究从无到有，大多集中在讨论、学习发达国家国家实验室的最新研究发现及其在工业界的应用上。最早的一篇文献发表于1980 年1 月，王兴成［3］对美英等发达国家的科研体制进行了总结归纳，文中初次介绍了美国的费米国家实验室、英国卢瑟福实验室等组建情况，以便于我国学习借鉴。

（2）规模试点期（2001—2016年）。自2000年起，科技部围绕国家重大战略需求相继下发了《批准北京凝聚态物理等5 个国家实验室筹建的通知》《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》等文件，启动了16 个国家实验室的大规模试点建设［4］，详见表2。截至2016 年12 月，仅有沈阳材料科学国家（联合）实验室和“青岛海洋科学与技术国家实验室”2 个国家实验室正式获批，其余14个试点的国家实验室仍处于筹建状态［5］。2017 年科技部发布《关于批准组建北京分子科学等6 个国家研究中心的通知》，将沈阳材料科学国家（联合）实验室和2003 年批准筹建的5 个国家实验室改组为国家研究中心，并纳入学科交叉型国家科技创新基地管理［6］。这一时期，我国建设国家实验室的力度明显增强，依托高校和科研院所进行了大规模试点，在基础研究攻关、体制机制创新、人才吸引培养方面积累了大量经验，但由于未能对国家实验室进行准确定位，后续财政支持力度不足，造成整体建设发展进度相对迟缓。

表2 规模试点期我国国家实验室清单（含筹建）

该阶段研究论文数量明显增加，开始出现对国家实验室运行机制、组建模式等的探讨。如周岱等［7］从美国国家实验室的内部管理架构、组织体系、项目来源方式等方面进行了深入分析；赵文华等［8］认为代管国家实验室促进了美国一批研究型大学的崛起，建议我国参照美国模式依托高校组建国家实验室；卞松保等［9］、宋伟等［10］、聂继凯等［11］从不同角度对中美国家实验室的管理和运行进行了比较分析，为国家实验室的建设和管理提供了扎实的理论依据。

（3）快速发展期（2017 年以后）。2017 年，科技部、财政部、国家发展改革委联合印发《国家科技创新基地优化整合方案》，明确了国家实验室是“体现国家意志、实现国家使命、代表国家水平的战略科技力量，是面向国际科技竞争的创新基础平台，是保障国家安全的核心支撑，是突破型、引领型、平台型一体化的大型综合性研究基地”［1］，国家实验室的定位得到明确，与国家重点实验室等其他国家级平台彻底区分开来。《“十三五”国家科技创新基地与条件保障能力建设专项规划》提出国家实验室的建设要体现国家意志和目标导向，以“成熟一个，启动一个”的原则［12］，针对重大创新领域组建。此后，广东、浙江、江苏、安徽等省（市）积极响应、先行先试，相继出台了一系列实验室建设方案和配套政策措施，提出要聚焦国省重大需求，建设了季华实验室、之江实验室、紫金山实验室等省实验室。截至2022 年12 月，如表3 所示新标准下已布局挂牌11 家国家实验室，此外，还布局建设了100 余家省实验室，我国国家实验室的建设进入快速发展期。

表3 快速发展期我国建设的国家实验室

这一时期，国家实验室的定位及功能得到了进一步明确，国家级和省级政策文件和学者研究论文中开始出现“举国体制”“国家战略力量”等描述，国家、省实验室建设如火如荼，相关研究也逐渐掀起热潮。徐晓丹等［13］从实验室架构、战略定位、运行机制等方面为北京市建设国家实验室提出建议；林振亮等［14］借鉴美国国家实验室的建设经验，探讨适合广东省的建设管理模式。

总之，在当前大国博弈渐趋激烈的背景之下，科技创新被提到前所未有的高度，国家实验室作为科技创新体系的核心部分，既是实现高水平科技自立自强的基础支撑，也是全面建成社会主义现代化强国的必由之路。随着国、省实验室的大范围建设，相关研究也会越来越多，越来越成熟。

3.2 作者分析

图2绘制了我国国家实验室作者合作网络图谱，如图例所示，共有712 个节点、390 条连线。每个节点代表一位作者，节点之间的连线表示作者之间存在合作关系，连线越多表明合作程度越紧密。如图，张小安、杨晓秋所在的两个合作子网络连线最多，说明这两个研究团体之间的合作较为密切。网络密度反映整个作者合作网络图谱的联系程度，网络密度越大说明该领域所有作者之间的联系越紧密，图2 中网络密度为0.001 5，说明我国关于国家实验室的研究团队还比较分散，未形成固定的科研群体， 作者之间的合作还有待进一步加强。

图2 我国国家实验室作者合作网络

表4 我国国家实验室研究核心作者发文排名前十的情况单位：篇

3.3 机构分析

我国国家实验室研究领域的机构合作关系图谱如图3 所示，该图谱由396 个节点、153 条连线构成，连线越多代表机构间合作越频繁，节点越大表示该机构发文数量越多。发文数量排名前10 的机构分别为中国科学院科技战略咨询研究院(20 篇）、中国科学院大学（11 篇）、清华大学（10 篇）、中国科学院文献情报中心（9 篇）、中国科学技术部（9 篇）、上海交通大学（7 篇）、中国原子能科学研究院（7篇）、中国科学技术发展战略研究院（6 篇）、中国核科技信息与经济研究院（5 篇）、中国科学技术信息研究所（5 篇）。机构合作网络密度为0.002，说明机构间虽然已有一定合作，但强度还需加强。

图3 我国国家实验室机构合作网络

从合作机构来看，当前的合作机构多分布在同一体系下，如图中最大的子网络“中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院大学与中国科学院文献情报中心”同属于中国科学院体系，“清华大学与清华大学中国工程科技发展战略研究院”同属于清华大学体系，其余合作子网络多以2～3 家机构为主。从合作类型来看，已出现政府部门、高校、研究机构合作发文的形式，如中国科学技术部、华中科技大学、中国科学技术交流中心子网络，这与国家实验室的定位及建设方式是息息相关的，当前国家实验室均是由政府主导建设，并充分依托高校、科研院所、行业龙头企业等具有研究基础和学科优 势的单位共同组建。

3.4 高被引文献分析

高被引文献是指一段时间之内被引用次数最多的论文，在某种程度上，代表着相关研究领域的高水平研究成果，被引用次数越多，就意味着该文献的学术价值越高、专业影响力越大［17］。如表5，从论文主题来看，有7 篇都是对美国国家实验室的研究或是中美等国家实验室建设的比较研究，以学习先进经验为主；刘业胜等［18］、邓忠生等［19］分别就美国国家实验室的先进技术产出及应用进行了综述，仅周岱等［20］对我国国家实验室的管理运行提出了建设建议。从来源期刊来看，高被引文献均来自科技研究管理类或基础科学类核心期刊，在领域内有较强的权威性和话语权。

表5 我国国家实验室研究高被引论文排名前十的情况

3.5 研究热点分析

关键词代表了一篇论文的核心论述点和主要内容，通过对关键词共现网络进行分析，有助于了解一段时间内国家实验室的研究热点和重点研究方向［21］。图4 绘制出了我国国家实验室研究的关键词共现图谱，共有807 个节点、1 097 条连线，网络密度为0.003 4。其中，节点越大表明该关键词出现的频次越高，即相关的研究越多；节点颜色越浅该关键词出现的时间越早，颜色越深出现的时间越晚；颜色层次越丰富,说明该关键词研究热度越高、持续时间越长。从出现频次来看，排名前十的关键词有美国、技术转移、工业界、运行机制、利弗莫尔、科技创新、劳伦斯、检测中心、国防部和现场评审。其中，关于美国、运行机制和科技创新的研究持续热度高且时间长，可以看出1980 年以来，我国对国家实验室的研究大都与讨论美国国家实验室建设现状和产出、实验室运行机制探索和对科技创新的促进作用上。

图4 我国国家实验室关键词共现网络

将软件分析节点为keywords,算法设置为LSI，设定选择前10 个聚类，并对色块进行调整，绘制出了图5 关键词聚类图。在这个网络中提供了两个数值，Q值（聚类模块值）和S值（聚类平均轮廓值），一般认为Q大于0.3 则聚类结构显著，S大于0.5 则聚类结构合理，S大于0.7 意味着聚类是令人信服的［22］。如图5，Q值为0.929 1，S值为0.827 4，说明关键词聚类结构充分合理。工业界、利弗莫尔、化学家、美国、作用、产业界、图书馆、爱达荷、学术刊物、广东省基本构成了我国国家实验室研究的重点内容。

根据样本绘制出了图6 关键词时间线图谱，能够较清晰地反映出各聚类的演变过程和关键词的变化情况。通过对聚类名称和主要关键词综合分析，结合绘制出的时间线图归纳整理各个聚类的研究主题，可将目前我国国家实验室的研究分为3 个方面：

图6 我国国家实验室研究聚类时间

（1）美国等发达国家国家实验室最新产出及其在工业界的应用。主要聚类包括1 利弗莫尔、2 化学家、7 爱达荷。美国是目前科技实力最强的国家，拥有庞大的国家实验室体系，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室、劳伦斯伯克利国家实验室、阿贡国家实验室等美国国家实验室均具有国际领先的创新实力，其科技产出几乎能代表世界最前沿科研水平，该类研究跟踪讨论了这些实验室的最新研究产出和先进技术，对我国的科学研究和技术进步起着一定的借鉴和参考作用。

（2）美国等发达国家国家实验室建设模式、运行机制研究及对我国的经验启示。主要聚类包括0工业界、3 美国、4 作用、5 产业界、6 图书馆、8 学术刊物几个聚类，关键词有联合体、协同创新、运行机制、技术转让、科研经费等，该类研究主要是通过对美国等发达国家现有国家实验室的建设模式、机构设置、人员管理、技术转移机制、协同创新机制等进行分析，结合我国国家实验室建设管理过程中的实际问题，探索借鉴其先进经验及对我国的启示。

（3）我国建设国省实验室的现状分析及相关对策建议。主要是聚类9 广东省，该聚类出现时间最晚，且大部分文章都发表于2017 年以后，该时期国家实验室的定位变得清晰，全国20 多个省级行政区投入大量经费高标准谋划布局建设省实验室，打造国家实验室预备队。这一类的研究大都是对我国建设国家实验室和省实验室建设情况的总结分析及相关建设建议。

4 结论与展望

本文基于政策信息学的分析理论，结合CiteSpace 知识图谱工具和文献计量方法，对我国国家实验室1980 年以来的研究文献进行综合分析，主要结论如下：

第一，我国国家实验室相关研究与国家实验室建设进度、国家级和省级政策支持力度密切相关，具有明显的阶段性特征，按照其发展特点可分为初步探索期、规模试点期、快速发展期3 个阶段。其中，科技部自2000 年起分批启动16 个国家实验室的试点建设，相关研究进入规模试点阶段，该阶段的研究主要围绕运行机制、美国等关键词展开。2017 年，科技部、财政部、国家发改委明确了国家实验室的定位，相关研究进入快速发展期，发文量逐渐增多，以国省实验室建设模式、制度创新为中心向相关方向扩散。

第二，从发文情况来看，我国国家实验室还未形成稳定的研究团队，核心作者发文数量较少，作者之间的合作还有待进一步加强；高产出的发文机构包括中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院大学、清华大学、中国科学院文献情报中心、中国科学技术部等，可以看出高校、科研院所为推动国家实验室建设和相关研究发挥了极其重要的作用；高被引文献大多集中在对美国国家实验室或是中美等发达国家国家实验室建设管理模式的比较研究上，周岱教授的“美国国家实验室的管理体制和运行机制剖析”和“国家实验室的管理体制和运行机制分析与建构”均位于排名前10 的高被引文献之列，为我国国家实验室的建设、管理和运行研究提供了扎实的理论基础。

第三，从国家实验室相关研究热点的演进和变化情况来看，我国国家实验室的研究最初集中在跟踪讨论美国等发达国家国家实验室的最新研究产出及其在工业界的应用上，后慢慢出现对发达国家的国家实验室建设模式和运行机制的研究，到最近几年开始大量涌现对我国国家实验室相关建设情况的总结分析和对策建议。

总体来看，在加快实现高水平科技自立自强的当下，国家高度重视科技创新布局，注重提升国家创新体系整体效能。国家实验室作为代表国家水平的重要战略科技力量，更加要在党的领导下，充分发挥新型举国体制优势，以国家目标和战略需求为导向，形成保障国家安全的核心支撑。这就要求在加强基础研究的同时，更加要注重学习总结先进经验，加强顶层设计和科学规划，健全制度保障和政策引导，形成结构合理、运行高效的组织体系。此外，本研究的样本数据主要来源于CNKI 数据库，为保证样本的权威性，剔除了部分学术性不高的会议、报纸文本，可能会忽略部分与国家实验室相关的研究文献，数据精确度有待进一步提高。未来的研究可选用中外多个数据库，并进一步扩展国家实验室的内涵，从国家实验室、以国家实验室为目标的省实验室等角度进行更深入的研究。