大科學(xué)時(shí)代下的科研合作網(wǎng)絡(luò)

楊善林，呂鵬輝，李晶晶

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.合肥工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究所，安徽 合肥 230009；3.合肥工業(yè)大學(xué) 信息管理與信息系統(tǒng)研究所，安徽 合肥 230009)

大科學(xué)時(shí)代下的科研合作網(wǎng)絡(luò)

楊善林1,2，呂鵬輝1,2，李晶晶1,3

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.合肥工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究所，安徽 合肥 230009；3.合肥工業(yè)大學(xué) 信息管理與信息系統(tǒng)研究所，安徽 合肥 230009)

科研合作活動(dòng)已經(jīng)逐漸成為目前大科學(xué)時(shí)代下科研界的主流現(xiàn)象，基于對(duì)科研合作及其演化的闡析，從科研成果創(chuàng)造主體出發(fā)，分別對(duì)國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)、機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)和科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征以及創(chuàng)新特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并以管理科學(xué)這一新興學(xué)科為例，利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)軟件繪制了科研合作網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜，對(duì)大科學(xué)時(shí)代下的科研合作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了解析，并據(jù)此對(duì)全球管理科學(xué)領(lǐng)域科研合作網(wǎng)的研究方向與合作對(duì)象的選擇提出了相應(yīng)的建議。

大科學(xué)時(shí)代；科研合作；管理科學(xué)；合作網(wǎng)絡(luò)

科學(xué)研究是一項(xiàng)復(fù)雜、艱巨的群體勞動(dòng)，科研活動(dòng)中的科研合作是科研人員為完成同一科研任務(wù)而彼此按照計(jì)劃協(xié)同合作的勞動(dòng)形態(tài)。在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi)，科學(xué)研究處于相對(duì)分散、缺乏組織的狀態(tài)中，科學(xué)研究是個(gè)體進(jìn)行的“自由活動(dòng)”。而隨著現(xiàn)代科學(xué)研究的深入，科研合作的重要性正被越來(lái)越多的人們所認(rèn)識(shí)到，尤其是在當(dāng)今的大科學(xué)時(shí)代下，進(jìn)行科研合作越來(lái)越成為促進(jìn)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的必要行動(dòng)。2016年5月，習(xí)近平總書記在哲學(xué)社會(huì)科學(xué)工作座談會(huì)上的講話中強(qiáng)調(diào)了“要加快發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義的新興學(xué)科和交叉學(xué)科”[1]，而新興學(xué)科和交叉學(xué)科的特性決定了它們的發(fā)展更離不開(kāi)學(xué)科和科研上的合作。本文擬對(duì)科研合作及其演化進(jìn)行闡析，對(duì)所構(gòu)建出的三種科研合作網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征與創(chuàng)新特點(diǎn)進(jìn)行分析，并以管理科學(xué)這一新興學(xué)科為例對(duì)大科學(xué)時(shí)代下的科研合作網(wǎng)絡(luò)作以解析。

一、科研合作網(wǎng)絡(luò)及其演化

21世紀(jì)前期的科學(xué)時(shí)代中，科學(xué)家獨(dú)自或個(gè)人就能完成科學(xué)知識(shí)創(chuàng)造活動(dòng)，伴隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，僅靠科學(xué)家個(gè)體已經(jīng)很難勝任一些大型科學(xué)研究，這時(shí)候科學(xué)家或者科研機(jī)構(gòu)之間就以合作的形式組織起來(lái)進(jìn)行科學(xué)知識(shí)集體創(chuàng)新，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代及其以前的那種個(gè)體獨(dú)自組織和進(jìn)行創(chuàng)新的模式一去不返?？蒲泻献骺梢匀￠L(zhǎng)補(bǔ)短、降低研究難度，大幅度提高自己的科研產(chǎn)率并培養(yǎng)出復(fù)合型人才，因此科研合作自出現(xiàn)后就獲得了科研人員的普遍歡迎。從工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代到知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，科學(xué)知識(shí)創(chuàng)新乃至社會(huì)上的其他創(chuàng)新活動(dòng)，在合作方面逐漸由自發(fā)到自覺(jué)，從或然到必然，最后進(jìn)入創(chuàng)新的自由王國(guó)。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者狄拉克甚至認(rèn)為在這種合作態(tài)勢(shì)下二流的物理學(xué)家去做一流工作變得日趨容易，否則一流的科學(xué)家去做二流的工作都感覺(jué)到有些困難[2]。

科研合作使得科學(xué)家個(gè)體擁有的知識(shí)在科學(xué)家之間得到快速交換和流動(dòng)，正如發(fā)生在人體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)一樣活躍。單個(gè)來(lái)考察細(xì)胞之內(nèi)的上百萬(wàn)次化學(xué)反應(yīng)，并不足以解釋生物體何以擁有如此強(qiáng)大的功能，同樣科學(xué)家之間的偶爾合作，對(duì)于人類知識(shí)的促進(jìn)也許貢獻(xiàn)有限，但在當(dāng)今的大科學(xué)時(shí)代，群體的成千上萬(wàn)次協(xié)作與合作，才最終使得像載人航天、太空探索和原子能開(kāi)發(fā)等這樣的大型科技項(xiàng)目研究成為可能，最終也才獲得了科學(xué)技術(shù)上的巨大創(chuàng)新。

然而，包括科研合作在內(nèi)的人類合作現(xiàn)象的研究，卻是人類有史以來(lái)極為重要的一項(xiàng)科學(xué)難題。Science雜志社在其創(chuàng)刊125周年之際總結(jié)出的125個(gè)重大科學(xué)難題中，合作行為位列第16位。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)合作研究的比例呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)，而且朝著高水平、深層次和多方位的方向發(fā)展。1978年，美國(guó)科學(xué)家Beaver和Rosen提出科學(xué)專業(yè)化分工是合作網(wǎng)絡(luò)研究的起源和發(fā)展動(dòng)因[3]；2004年，Newman從論文數(shù)量分布規(guī)律、合作人數(shù)分布規(guī)律、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)平均距離等方面研究了科研合作網(wǎng)絡(luò)，并提出一種計(jì)算合作網(wǎng)絡(luò)權(quán)重的具體方法，由此可估算出合作強(qiáng)度的大小[4]，他還對(duì)物理學(xué)等三種學(xué)科的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，分析了不同主題和時(shí)間的推移對(duì)合作模式產(chǎn)生的影響[5]。另外，Harande的研究表明，在技術(shù)研究領(lǐng)域，高產(chǎn)研究者在科研合作上同樣也是最為活躍的[6]；Holdder等的研究指出，科學(xué)家高產(chǎn)與合作水平的高低成正比關(guān)系，最高產(chǎn)的科學(xué)家之間的科研合作也最為頻繁[7]。在我國(guó)，劉則淵等通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)、能源技術(shù)、蛋白質(zhì)工程、國(guó)際納米技術(shù)、世界航空航天技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)明專利與學(xué)術(shù)論文的科研合作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了深入的研究，發(fā)表了多篇有影響力的學(xué)術(shù)論文[8]。

二、科研合作網(wǎng)絡(luò)的研究方法與類型

目前對(duì)于科研合作網(wǎng)絡(luò)的研究主要有兩種路線，一種是宏觀角度的對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的研究，另一種是微觀角度的處在個(gè)體視角的研究節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的鏈接關(guān)系。對(duì)于后者，一般使用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析(Social Network Analysis, SNA)的方法來(lái)研究行為主體之間的關(guān)系。該方法是一種綜合了數(shù)學(xué)、圖論和統(tǒng)計(jì)學(xué)的基于個(gè)體行為觀察的科學(xué)研究方法?？蒲泻献骶W(wǎng)中的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)研究方法[9]，這種特殊的源于社會(huì)學(xué)的研究方法，更著眼于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)也就是對(duì)個(gè)體的研究，因此對(duì)于創(chuàng)新主體的研究更為直接，經(jīng)常在合作網(wǎng)絡(luò)中大量使用。

在科研活動(dòng)中大量的研究合作行為之下，產(chǎn)生了占比極高的科研合作論文，這部分論文目前在絕大多數(shù)學(xué)科與領(lǐng)域中占據(jù)著科學(xué)文獻(xiàn)主體地位。除了時(shí)代客觀條件促使科研合作的形成外，科研主體內(nèi)在需求甚至對(duì)于合作績(jī)效的利己性也促進(jìn)著合作。從合作博弈的角度來(lái)看，重復(fù)囚徒困境的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一個(gè)理性成熟的人或者一個(gè)理性成熟的集體甚至國(guó)家，因其自身長(zhǎng)期利益的考慮也決定著選擇對(duì)于自身最佳的策略，也就是選擇去與其他個(gè)人、集體和國(guó)家進(jìn)行研究合作，因此在科學(xué)研究文獻(xiàn)成果中可以看到科研主體之間大量的合作關(guān)系存在。

對(duì)于科學(xué)文獻(xiàn)中反映出來(lái)的合作關(guān)系，從知識(shí)共現(xiàn)角度來(lái)看，共現(xiàn)的字段主要是以作者、機(jī)構(gòu)和國(guó)家為主。本文從這三種基本的文獻(xiàn)創(chuàng)造主體出發(fā)，構(gòu)建出對(duì)應(yīng)的三種單一類型科研合作網(wǎng)絡(luò)，并且這三種網(wǎng)絡(luò)之間也彼此緊密相關(guān)，對(duì)于三種科研合作網(wǎng)絡(luò)而言，個(gè)體與社團(tuán)作為網(wǎng)絡(luò)主要節(jié)點(diǎn)的規(guī)律并無(wú)二致。Fallah等認(rèn)為知識(shí)擴(kuò)散主要集中在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進(jìn)行，受知識(shí)擴(kuò)散邊界的限制，知識(shí)擴(kuò)散還可以分為個(gè)體層面、機(jī)構(gòu)層面和國(guó)家層面等三種層面上的有效擴(kuò)散。因此本文科研合作網(wǎng)絡(luò)的研究也將在這三個(gè)層面進(jìn)行，知識(shí)創(chuàng)新路徑的考察也限于這三種合作網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)。

三、典型科研合作網(wǎng)絡(luò)及知識(shí)創(chuàng)新

(一)國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)與科學(xué)知識(shí)創(chuàng)新

科學(xué)項(xiàng)目研究中經(jīng)常能見(jiàn)到國(guó)家合作的現(xiàn)象，比如由美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐洲空間局和意大利航天局合作的卡西尼-惠更斯號(hào)(Cassini-Huygens)探測(cè)計(jì)劃，由于這類愈來(lái)愈多的大型研究課題的需要，來(lái)自多國(guó)的科學(xué)家通力合作，最后就形成了國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)。正因如此，近年來(lái)在科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中我們也可以見(jiàn)到超級(jí)龐大的成果著者團(tuán)隊(duì)，甚至出現(xiàn)“一篇論文、三千作者”的團(tuán)隊(duì)著者現(xiàn)象，在國(guó)際上的學(xué)術(shù)同行圈里越來(lái)越多的研究合作已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年度我國(guó)科學(xué)家參與的作者數(shù)量大于1 000、合作機(jī)構(gòu)數(shù)大于150個(gè)的國(guó)際合作論文就有167篇；作者數(shù)量超過(guò)100人、合作機(jī)構(gòu)數(shù)量大于30個(gè)的論文有427篇[10]。同時(shí)，Naren等的研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)際合作論文的被引用頻次是來(lái)自單個(gè)國(guó)家論文的被引頻次的兩倍[11]，這說(shuō)明國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)可以有效提升研究成果的水平與檔次。

從世界各主要科技大國(guó)的國(guó)際合作論文占所有科技論文的比例來(lái)看，絕大數(shù)國(guó)家的國(guó)際合作論文比例都在穩(wěn)步上升，在科學(xué)知識(shí)創(chuàng)新方面，很多崛起的歐洲國(guó)家正是通過(guò)科研合作的國(guó)際化來(lái)帶動(dòng)國(guó)家科技實(shí)力的進(jìn)步，比如20世紀(jì)80年代的荷蘭，90年代的西班牙、意大利均是如此，這說(shuō)明國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)是科學(xué)知識(shí)創(chuàng)新的一條重要路徑。

1.國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征

國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)是全球最大范圍的一個(gè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的小規(guī)模原型，它的獨(dú)特之處是所有的鏈接均可定期發(fā)布，并且這些鏈接關(guān)系都被記錄在科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中，這相當(dāng)于為科學(xué)家間的合作鏈接自動(dòng)建立了一個(gè)詳細(xì)的數(shù)字化記錄，該記錄使得科學(xué)活動(dòng)及其背后的創(chuàng)新特點(diǎn)能夠有跡可循。

國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)中有著鮮明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，由于全球總共有195個(gè)國(guó)家、31個(gè)地區(qū)，因此該網(wǎng)絡(luò)中最大節(jié)點(diǎn)數(shù)一般不會(huì)超過(guò)226個(gè)，實(shí)質(zhì)上絕大數(shù)國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)都小于此數(shù)，國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)間的最大區(qū)別主要是由國(guó)家之間的合作強(qiáng)度造成的。全球國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目比較固定，這是因?yàn)樵谶@個(gè)高度一體化的時(shí)代，在科學(xué)合作這個(gè)無(wú)國(guó)界的領(lǐng)域，鮮有不存在國(guó)家合作領(lǐng)域的例子存在。因此對(duì)于國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)這樣的小型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，主要的問(wèn)題是如何加強(qiáng)現(xiàn)有的鏈接關(guān)系，而非創(chuàng)造新的鏈接。

2.國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新路徑

國(guó)家科研合作網(wǎng)絡(luò)集合了合作國(guó)家間的優(yōu)勢(shì)力量，一般用于從事非常規(guī)力量所不能完成的大型科研任務(wù)，而且這種網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)指向的都是具有較強(qiáng)科研實(shí)力的國(guó)家，通過(guò)發(fā)揮雙方甚至幾方的研究?jī)?yōu)勢(shì)來(lái)共同攻克科學(xué)難題。該網(wǎng)絡(luò)對(duì)于創(chuàng)新的啟示是他山之石、可以攻玉，要善于與他國(guó)合作取長(zhǎng)補(bǔ)短，可在短時(shí)期內(nèi)使得一國(guó)的創(chuàng)新能力得到大幅度提升。

對(duì)于科研合作網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，知識(shí)在局部范圍內(nèi)擴(kuò)散時(shí)，科研主體之間的交流與合作路徑的發(fā)現(xiàn)極為重要，在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)內(nèi)高水平的知識(shí)創(chuàng)造者是整個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)散源頭，合作行為則為知識(shí)擴(kuò)散和流動(dòng)創(chuàng)造了條件并制造了多種相關(guān)或關(guān)聯(lián)關(guān)系。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)這個(gè)創(chuàng)造主體而言，一方面需要選擇知識(shí)互補(bǔ)的個(gè)體進(jìn)行合作，另一方面需要按照擇優(yōu)鏈接的原則進(jìn)行鏈接。

(二)機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)與科學(xué)知識(shí)創(chuàng)新

在大科學(xué)時(shí)代，科學(xué)家之間的合作已經(jīng)難以勝任大型科學(xué)探索和研究項(xiàng)目的需要，機(jī)構(gòu)合作經(jīng)常是國(guó)家層面上為實(shí)現(xiàn)大科學(xué)工程而采取的機(jī)構(gòu)合作行動(dòng)。機(jī)構(gòu)合作在人類歷史上實(shí)現(xiàn)的巨大科技創(chuàng)新案例不勝枚舉，像美國(guó)由著名洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、芝加哥大學(xué)等參與完成的曼哈頓工程(Manhattan Project)即為一個(gè)典型案例。

本文將機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)視為科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)上位的簇(Cluster)網(wǎng)絡(luò)，這是因?yàn)樵谝粋€(gè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部科學(xué)家社團(tuán)之間本身有著很強(qiáng)的鏈接關(guān)系，大家之間擁有彼此相同或者相似的研究主題和知識(shí)結(jié)構(gòu)，而機(jī)構(gòu)間的合作可視為這種強(qiáng)鏈接之外的一種弱鏈接，而機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)中往往是弱鏈接在起作用。

1.機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征

印度學(xué)者Basu等通過(guò)對(duì)印度科研機(jī)構(gòu)的案例研究，發(fā)現(xiàn)國(guó)際機(jī)構(gòu)之間的合作不僅增加了科研機(jī)構(gòu)論文的產(chǎn)出，而且國(guó)際合作論文對(duì)于科研機(jī)構(gòu)論文的平均影響力也貢獻(xiàn)巨大[12]。Narvaez-Berthelemot等認(rèn)為在當(dāng)代科學(xué)研究中，國(guó)際機(jī)構(gòu)合著論文已經(jīng)成為主要組成部分，越來(lái)越多的發(fā)展中國(guó)家科研機(jī)構(gòu)都在積極參與國(guó)際合作，以增加其合著論文的產(chǎn)出[13]。

機(jī)構(gòu)作為特點(diǎn)鮮明的科學(xué)家社群，具有非常突出的社會(huì)性，機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)以科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)為橋梁，但又與科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)明顯不同。發(fā)展定位不同或研究領(lǐng)域不同的科研機(jī)構(gòu)間在戰(zhàn)略層面上很難發(fā)生合作關(guān)系，共同產(chǎn)出論文就更談不上了，這導(dǎo)致機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系與機(jī)構(gòu)內(nèi)部聚類系數(shù)密切相關(guān)，少數(shù)機(jī)構(gòu)個(gè)體間的合作大大縮短了機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)的平均路徑，但這卻很難明顯改變其聚類系數(shù)。

2.機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新路徑

科研機(jī)構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新路徑，目前大多是由機(jī)構(gòu)的行政力量促使其達(dá)成合作關(guān)系，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看遵循科研合作本身的規(guī)律較好。機(jī)構(gòu)科研實(shí)力由于歷史、資源和人才等因素，分布極不平衡[14]，因此如何尋找能與自身優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、克服劣勢(shì)的科研機(jī)構(gòu)，并通過(guò)機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入研究來(lái)進(jìn)行合作決策是未來(lái)需要進(jìn)行的課題之一。

本文認(rèn)為通過(guò)對(duì)海量科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的分析，以科學(xué)為中心的“科學(xué)學(xué)”研究能夠揭示，什么樣的組織和合作模式，能夠產(chǎn)生最具影響力的原創(chuàng)性科學(xué)成果。盡管科學(xué)家個(gè)體經(jīng)驗(yàn)無(wú)法依法照搬，但這對(duì)大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和政府部門來(lái)說(shuō)，卻具有非常重大的決策價(jià)值，目前研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)特征為科研合作決策服務(wù)的的研究尚不太多，值得深入開(kāi)展。

(三)科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)與知識(shí)創(chuàng)新

科研合作網(wǎng)絡(luò)是由科學(xué)家有意識(shí)的慎重選擇形成的，是合作者基于知識(shí)交換和知識(shí)共享為目的的一種結(jié)構(gòu)化合作形式。站在作者的角度看，這種網(wǎng)絡(luò)也可稱為共作者網(wǎng)絡(luò)(Co-authorship Networks)，屬于目前研究較多的一類知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

科學(xué)家之間因成功合作而導(dǎo)致科學(xué)史上產(chǎn)生重大創(chuàng)新的例子也數(shù)不勝數(shù)，像物理學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的楊振寧與李政道合作發(fā)現(xiàn)宇稱不守恒定律，生物學(xué)領(lǐng)域沃森與克里克合作發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)等等，都需要不同的學(xué)科背景知識(shí)結(jié)合進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新?？茖W(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)中，不同領(lǐng)域的科學(xué)家之間的間隔為4-6個(gè)合作鏈接，歐盟科學(xué)家曾對(duì)全世界36個(gè)國(guó)家在科學(xué)家合作偏好方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，不同的地理位置、文化和語(yǔ)言區(qū)域決定了合作和參考、引用時(shí)的具體選擇，其中歷史文化和語(yǔ)言上的接近程度是影響合作行為的最主要因素[15]。

1.科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征

Newman的研究結(jié)果表明，科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)具有高聚類性，如果兩個(gè)科學(xué)家都與第三個(gè)科學(xué)家合作過(guò)，那么這兩個(gè)科學(xué)家之間的合作概率相對(duì)于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的概率要大，因?yàn)橥ㄟ^(guò)互相介紹并建立信任后比較容易形成新合作關(guān)系。因此科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)并非一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，而是個(gè)高度聚類的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)也具有一定的冪律分布特征，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的度分布為冪律分布，這樣的無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的主要節(jié)點(diǎn)就能獲得很高的知識(shí)交流與共享效率。從創(chuàng)新路徑角度來(lái)看，科學(xué)家宜通過(guò)與科研合作網(wǎng)絡(luò)中度數(shù)大的節(jié)點(diǎn)型科學(xué)家展開(kāi)合作，共同來(lái)完成科學(xué)研究以交換科學(xué)思想、激蕩科學(xué)想法去產(chǎn)生科學(xué)創(chuàng)新。在合作網(wǎng)絡(luò)中可以通過(guò)介數(shù)來(lái)確定最有影響力的科學(xué)家，介數(shù)高的科學(xué)家對(duì)于整個(gè)合作網(wǎng)絡(luò)中的信息流動(dòng)和知識(shí)傳播起到的作用較大，該網(wǎng)絡(luò)因此具有典型的小世界特征[16]。

2.科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新路徑

科學(xué)家之間合作網(wǎng)絡(luò)的形成與演化，是由一定的內(nèi)在動(dòng)因驅(qū)動(dòng)的，研究表明雖然稀缺知識(shí)資源的不平衡性是這種網(wǎng)絡(luò)得以形成的根本原因，但科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)的演化卻受到能否等值回報(bào)等多方面動(dòng)因的驅(qū)動(dòng)。只有當(dāng)合作雙方擁有了足夠多的知識(shí)資本并可互換時(shí)才能形成與另一方的合作網(wǎng)絡(luò)，科學(xué)家通過(guò)合作網(wǎng)絡(luò)以利益動(dòng)因和非利益動(dòng)因來(lái)維持和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)演化[17]。

對(duì)于合作雙方利益互相矛盾的合作路徑與模式的選擇，可以使用經(jīng)典力學(xué)中的吸引力和排斥力模型來(lái)進(jìn)行分析，如果兩種力在一定條件下能夠達(dá)到平衡，則該創(chuàng)新路徑就能通達(dá)。在領(lǐng)域?qū)＜业淖R(shí)別與尋找方面，主要可通過(guò)專家知識(shí)識(shí)別來(lái)完成合作方的尋找，科學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)可以提供潛在合作者、潛在創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)識(shí)別的線索，通過(guò)這個(gè)路徑可以較快的獲得知識(shí)交換、科研合作以及科學(xué)創(chuàng)新。

四、管理科學(xué)科研合作網(wǎng)絡(luò)案例

管理科學(xué)是近年來(lái)新興的前沿交叉熱點(diǎn)領(lǐng)域，其目的是打破基礎(chǔ)研究與實(shí)際應(yīng)用間的人為屏障，將基礎(chǔ)研究獲得的成果快速轉(zhuǎn)化為工程化應(yīng)用，同時(shí)對(duì)工程上出現(xiàn)的問(wèn)題又能及時(shí)反饋到理論研究并進(jìn)行更為深入的研究，從而推動(dòng)管理科學(xué)全面、可持續(xù)性發(fā)展。管理科學(xué)既是為推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)研究成果實(shí)際轉(zhuǎn)化所開(kāi)辟的新領(lǐng)域，又具有非常強(qiáng)烈的實(shí)際應(yīng)用背景，是實(shí)際推動(dòng)管理科學(xué)發(fā)展、工程管理研發(fā)和實(shí)際管理的引擎[18]。目前管理科學(xué)研究已受到全球各國(guó)重視，美國(guó)、俄羅斯和歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)已經(jīng)實(shí)施了各種研發(fā)計(jì)劃來(lái)刺激管理科學(xué)的大力發(fā)展。在著名的Science、Nature和PNAS等刊物上每年都有大量管理科學(xué)論文發(fā)表，甚至這些頂級(jí)期刊還給管理科學(xué)發(fā)布過(guò)?？?/p>

本文使用相關(guān)策略在WoS數(shù)據(jù)平臺(tái)中進(jìn)行檢索[19]，截至2015年可得到317 854條管理科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，在高水平的SCI數(shù)據(jù)庫(kù)中可得到274 279條文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。本文使用UCINet與Netdraw軟件結(jié)合進(jìn)行合作網(wǎng)絡(luò)分析，UCINet軟件能夠進(jìn)行中心性分析、子群分析、角色分析和基于置換的統(tǒng)計(jì)分析等，Netdraw軟件可以同時(shí)處理多種關(guān)系，并可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)的特性設(shè)置顏色、形狀和節(jié)點(diǎn)大小，在數(shù)據(jù)可視化方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)并已全面嵌入前者中[20]。

(一)管理科學(xué)領(lǐng)域國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)對(duì)參與管理科學(xué)的科學(xué)家的國(guó)別字段進(jìn)行知識(shí)元分析，在存在一位以上作者的論文當(dāng)中，本文將每個(gè)作者的國(guó)籍分離出來(lái)，如果這些作者的國(guó)籍相同則去除論文，如果作者來(lái)自于不同國(guó)家，則歸為國(guó)家間合作論文，通過(guò)對(duì)這些國(guó)家間的共現(xiàn)關(guān)系構(gòu)建共現(xiàn)矩陣，最后使用Netdraw軟件繪圖，得到如圖1所示的知識(shí)圖譜。該圖中基本包括了全球管理科學(xué)研究的主要國(guó)家，整個(gè)圖中節(jié)點(diǎn)間的鏈接程度較高，只有海地等個(gè)別小國(guó)沒(méi)有與其他國(guó)家展開(kāi)合作，國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是在節(jié)點(diǎn)之間添加更多的鏈接關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)主要格局已不會(huì)發(fā)生大的改變。

圖1 管理科學(xué)學(xué)術(shù)領(lǐng)域國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)

國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)知識(shí)地圖顯示，在管理科學(xué)這一交叉學(xué)科中世界各主要國(guó)家除了投入巨資展開(kāi)合作研究外，互相之間也進(jìn)行了密切的合作研究，形成了以美國(guó)為中心的星型國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)。其中，主節(jié)點(diǎn)美國(guó)的中間中心性最高，美國(guó)與其傳統(tǒng)的合作國(guó)如英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、加拿大和意大利等國(guó)在管理科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的科研合作較早、合作強(qiáng)度和網(wǎng)絡(luò)密度較高，并且這些國(guó)家之間也存在較為緊密的合作關(guān)系。相比而言，中國(guó)雖然也與美國(guó)之間有著較高的合作關(guān)系，但與其他管理科學(xué)強(qiáng)國(guó)之間的科研合作關(guān)系卻很弱，這就對(duì)美國(guó)形成了較為強(qiáng)烈的合作路徑依賴。這對(duì)于未來(lái)我國(guó)發(fā)展管理科學(xué)不利，因此需要選擇更多的具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的發(fā)達(dá)國(guó)家如英國(guó)、德國(guó)和加拿大等展開(kāi)管理學(xué)上的科研合作。

在管理科學(xué)國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)圖譜中，美國(guó)、加拿大、英國(guó)、德國(guó)和法國(guó)等G7國(guó)家集團(tuán)互相之間已經(jīng)形成一個(gè)凝聚子群，國(guó)家之間合作頻繁，形成了合作網(wǎng)絡(luò)中的核心層，大量發(fā)展中國(guó)家還處于整個(gè)合作網(wǎng)絡(luò)的外圍層。而中國(guó)、日本、巴西與俄羅斯等國(guó)家則介于中間層，與核心層的國(guó)家間有一定合作關(guān)系但不緊密。鑒于在管理科學(xué)這一需要大量經(jīng)費(fèi)和時(shí)間投入的領(lǐng)域中國(guó)目前實(shí)力有限，因此短期內(nèi)選擇與上述G7國(guó)家之間在管理科學(xué)前沿領(lǐng)域展開(kāi)合作是明智的選擇，但要避免與核心節(jié)點(diǎn)美國(guó)過(guò)分的合作依賴，在加強(qiáng)與現(xiàn)有其他合作國(guó)家的鏈接關(guān)系之外，多考慮產(chǎn)生新的合作鏈接和創(chuàng)新路徑，這樣通過(guò)發(fā)展以我國(guó)為主的國(guó)家合作子群并形成有中國(guó)特色的管理學(xué)交叉研究，可有力提升我國(guó)的管理學(xué)研究水平。

(二)管理科學(xué)領(lǐng)域機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

在新興的管理科學(xué)領(lǐng)域，全球主要合作機(jī)構(gòu)形成了一個(gè)復(fù)雜合作網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。該網(wǎng)絡(luò)以德克薩斯大學(xué)(University of Texas)、麻省理工(MIT)等機(jī)構(gòu)為核心，佐治亞理工大學(xué)、密歇根大學(xué)、香港科技大學(xué)與之合作頻繁，形成了世界級(jí)管理科學(xué)研究合作中心。另外，香港科技大學(xué)、香港城市大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院等機(jī)構(gòu)合作緊密，形成僅次于前者的管理科學(xué)研究機(jī)構(gòu)合作子群，因此在管理科學(xué)機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)中，德克薩斯大學(xué)是點(diǎn)度中心度最大的節(jié)點(diǎn)，處于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中極具影響力的明星地位，其余機(jī)構(gòu)的研究合作規(guī)模較小，皆處于從屬地位，但美國(guó)幾所處于核心地位的機(jī)構(gòu)使得自身在網(wǎng)絡(luò)中的受攻擊能力較強(qiáng)。在管理科學(xué)機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)中最大的另一個(gè)凝聚子群是以中國(guó)的研究機(jī)構(gòu)為主、美國(guó)和新加坡的研究機(jī)構(gòu)為輔形成的具有長(zhǎng)尾的子網(wǎng)絡(luò)，香港理工大學(xué)處于這個(gè)最大子網(wǎng)的關(guān)鍵鏈接性節(jié)點(diǎn)位置，并且也是除了德克薩斯大學(xué)以外合作頻次最大的機(jī)構(gòu)。

圖2 管理科學(xué)學(xué)術(shù)領(lǐng)域機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

在管理科學(xué)這個(gè)新興的研究領(lǐng)域，機(jī)構(gòu)之間的緊密合作網(wǎng)絡(luò)尚未完全形成，網(wǎng)絡(luò)中還有大量節(jié)點(diǎn)處于孤立或者相互之間頻次極低的鏈接狀態(tài)。在這些機(jī)構(gòu)下一步的發(fā)展戰(zhàn)略中，主動(dòng)尋求國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的合作機(jī)構(gòu)展開(kāi)合作是進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、盡快提升自身實(shí)力的較優(yōu)選擇。但由于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在增長(zhǎng)機(jī)制方面具有擇優(yōu)鏈接的特點(diǎn)，極易形成合作團(tuán)體中的小世界現(xiàn)象，可通過(guò)合作網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)自身的研究實(shí)力。因此對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，鑒于合作網(wǎng)絡(luò)中這樣的特點(diǎn)，啟示了我國(guó)在發(fā)展管理科學(xué)研究時(shí)，也要鼓勵(lì)各個(gè)具有實(shí)力的機(jī)構(gòu)分散尋找合作機(jī)構(gòu)，一方面使得現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)得到加強(qiáng)，另一方面也避免在外界合作環(huán)境突變時(shí)對(duì)自身產(chǎn)生大的不利影響。

(三)管理科學(xué)領(lǐng)域著者合作網(wǎng)絡(luò)

在科研合作網(wǎng)絡(luò)研究尤其在同一數(shù)據(jù)科學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)分析中，國(guó)家、機(jī)構(gòu)和著者之間具有上下位的包含關(guān)系，從國(guó)家、機(jī)構(gòu)到著者可構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)越來(lái)越多，這些從科學(xué)文獻(xiàn)中提取但卻比文獻(xiàn)本身數(shù)量要多得多的知識(shí)元共現(xiàn)關(guān)系極為復(fù)雜。本文在數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的著者間使用UCINet軟件構(gòu)建了合作網(wǎng)絡(luò)圖譜，得到了如圖3所示的著者合作網(wǎng)絡(luò)。

圖3 管理科學(xué)學(xué)術(shù)領(lǐng)域著者合作網(wǎng)絡(luò)

研究結(jié)果顯示這是一個(gè)尚在繼續(xù)發(fā)展中的小世界網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生了較多的凝聚子群，只有部分節(jié)點(diǎn)沒(méi)有與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生鏈接關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)密度較小。管理科學(xué)著者合作網(wǎng)絡(luò)中的子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)較大，說(shuō)明合作研究同時(shí)有力的促進(jìn)了科學(xué)成果產(chǎn)出，科學(xué)家之間的知識(shí)交流較多。在最大的子網(wǎng)絡(luò)中，加州大學(xué)各分校的研究人員之間形成了極為緊密的研究合作社群，內(nèi)部的合作關(guān)系較為充分且子網(wǎng)密度較大。但該社團(tuán)與其余子網(wǎng)間僅有微弱的鏈接關(guān)系。在研究合作促進(jìn)科學(xué)創(chuàng)新上，著者合作網(wǎng)絡(luò)中體現(xiàn)的鏈接關(guān)系最為根本。管理科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)除了以德克薩斯大學(xué)科學(xué)家為主的鏈接度較高的子網(wǎng)外，尚有其他不少子網(wǎng)絡(luò)，并且其中的鏈接關(guān)系也較為充分，但研究結(jié)果表明這樣的研究合作均產(chǎn)生于機(jī)構(gòu)內(nèi)部人員有充分交流機(jī)會(huì)的情形之下。

從最大的子網(wǎng)絡(luò)出發(fā)，管理科學(xué)領(lǐng)域中還產(chǎn)生了一個(gè)子網(wǎng)數(shù)目較多的合作網(wǎng)絡(luò)群，這個(gè)子網(wǎng)群中有多個(gè)呈星型的小網(wǎng)絡(luò)，然后有數(shù)條鏈狀長(zhǎng)尾與這些小網(wǎng)絡(luò)相鏈接，并且還有一些星型小網(wǎng)絡(luò)處于這些長(zhǎng)尾的終端位置。部分較大的星型子網(wǎng)、鏈狀網(wǎng)絡(luò)和零散節(jié)點(diǎn)并未與最大的子網(wǎng)相鏈接，目前還處于孤立狀態(tài)。這說(shuō)明管理科學(xué)領(lǐng)域的著者合作網(wǎng)絡(luò)類型復(fù)雜，研究合作樣式極多，網(wǎng)絡(luò)未來(lái)還有很大的繼續(xù)演化和趨向復(fù)雜鏈接的趨勢(shì)。由于科學(xué)家是科學(xué)創(chuàng)新的主要載體，多個(gè)子網(wǎng)和鏈狀網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)說(shuō)明極其復(fù)雜的學(xué)科前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域正在出現(xiàn)，整個(gè)管理科學(xué)研究仍處于變動(dòng)當(dāng)中，科學(xué)創(chuàng)新也將在該網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)和子網(wǎng)上產(chǎn)生。

五、結(jié)論

本文從科學(xué)史上國(guó)家、機(jī)構(gòu)和科學(xué)家科研合作成功的案例出發(fā)，闡析了當(dāng)前大科學(xué)時(shí)代的合作研究已逐漸成為科學(xué)界的主流現(xiàn)象。從科研主體的角度，通過(guò)對(duì)科學(xué)文獻(xiàn)隸屬者的分析，得到了三種科研合作網(wǎng)絡(luò)類型，并對(duì)這三種合作網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征及其與科學(xué)創(chuàng)新之間的關(guān)系進(jìn)行了探究，利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)理統(tǒng)計(jì)等多種方法對(duì)管理科學(xué)這一新興交叉學(xué)科的科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)證案例分析。結(jié)果表明，在管理科學(xué)的合作網(wǎng)絡(luò)圖中，國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目少首先接近最大節(jié)點(diǎn)閾值，網(wǎng)絡(luò)的連通程度較高；機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)與作者合作網(wǎng)絡(luò)目前還是稀疏網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)處于繼續(xù)生長(zhǎng)和演化當(dāng)中；科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)中有部分節(jié)點(diǎn)的中間中心性較高，處于鏈接和溝通不同子網(wǎng)的中間人的重要位置，節(jié)點(diǎn)對(duì)于信息的傳遞和控制能力較強(qiáng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，我國(guó)要鼓勵(lì)管理科學(xué)研究的個(gè)人以及機(jī)構(gòu)與國(guó)外具有優(yōu)勢(shì)研究實(shí)力的對(duì)象進(jìn)行科研合作，以期在短期內(nèi)提高自己，但在群體策略上應(yīng)鼓勵(lì)根據(jù)自我研究特色選擇合作對(duì)象，避免與單一創(chuàng)新主體高強(qiáng)度合作而產(chǎn)生較大的路徑依賴。

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(責(zé)任編輯：張 叢)

Study on Scientific Research Collaboration Networks under Big Science Era

YANG Shanlin1,2, LV Penghui1,2,LI Jingjing1,3

(1.School of Management, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2.Institute of Computer Network System, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 3.Institute of Information Management and Information System, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

Cooperative research has gradually become the mainstream of scientific research, the research carried on the thorough analysis about the evolution of the cooperation mechanism. This paper embarks the three basic types of literature creators, builds up three single scientific research cooperation networks such as national cooperation network, institutional cooperation network and scientist collaboration network respectively, the detailed research about the structures characteristics and innovation of the three cooperation networks were carried on. And the emerging interdisciplinary of management science data were taken as example with the social network software UCINet and Netdraw building three cooperation network maps in this paper, and then a thorough analysis of various cooperation networks carried on and the suggestions about our country concreted in the direction of scientific research cooperation and the choice of cooperation partners were put forward.

Big Science Era; research cooperation; management science; cooperation network

2016-09-03

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(71331002)；中國(guó)博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目(2015M581984)

楊善林 (1948- )，男，中國(guó)工程院院士，合肥工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究所所長(zhǎng)；呂鵬輝 (1982- )，男，通訊作者，合肥工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院博士后。

G311

A

1008-245X(2016)05-0094-007

10.15896/j.xjtuskxb.201605017