基于熵理論的虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序性研究

譚春輝 王一君 王一夫

關(guān)鍵詞：耗散結(jié)構(gòu);熵理論;虛擬學(xué)術(shù)社區(qū);Bmsselat叫模型;有序度

21世紀(jì)是互聯(lián)網(wǎng)的世紀(jì)，尤其是2019年末暴發(fā)的新型冠狀病毒疫情無形中成為線上學(xué)術(shù)交流的助燃劑，這意味著將學(xué)術(shù)交流與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合是大勢所趨，代表著科教界發(fā)展的未來。致力于促進(jìn)科技創(chuàng)新、學(xué)術(shù)交流的虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)就是時(shí)代的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)學(xué)術(shù)交流相比，其具有及時(shí)性、交互性和高效性的特點(diǎn)。虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)為學(xué)科交叉、探索前沿提供平臺，使科學(xué)研究不受時(shí)空限制，幫助參與者隨時(shí)隨地在網(wǎng)絡(luò)平臺中找尋自己認(rèn)可的理論觀點(diǎn)，并與之交流互動和科研合作。本質(zhì)上講，參與者的互動是虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的核心.而虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的搭建和運(yùn)營是其強(qiáng)有力的保障.無論是作為社區(qū)參與者的多元主體，還是從主體延伸出的知識客體，都要依賴于健康發(fā)展的社區(qū)進(jìn)行學(xué)術(shù)互動。所以說，研究如何促進(jìn)虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)健康發(fā)展的首要問題就是從系統(tǒng)的角度弄清虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)內(nèi)的運(yùn)行現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。當(dāng)前，我國虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)正處于轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期，尤其以科學(xué)網(wǎng)為代表的一批虛擬學(xué)術(shù)網(wǎng)站，正在通過一些新方式試圖構(gòu)建全新的高效學(xué)術(shù)生態(tài)系統(tǒng)，這些環(huán)境刺激對虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)的發(fā)展軌跡造成了一定的影響。準(zhǔn)確甄別虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并對其有序度進(jìn)行科學(xué)地測評，有助于引導(dǎo)虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)從無序走向有序.從低級有序走向高級有序。

經(jīng)過前期資料收集，發(fā)現(xiàn)對于虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的研究多集中在知識共享的意愿、行為、過程和效率，以及延伸出來的信任問題等方面。對虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)演化的研究還處于初步認(rèn)知階段，但有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)及其有序性的研究已取得豐碩成果，可為虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序性研究提供理論依據(jù)。如李電生等從系統(tǒng)論和控制論的角度出發(fā)，提出了供應(yīng)鏈系統(tǒng)有序度的概念，建立起可以對大多數(shù)供應(yīng)鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量評價(jià)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)熵模型，并利用此模型對不同的供應(yīng)鏈系統(tǒng)進(jìn)行了分析：高錄問等基于系統(tǒng)動力學(xué).利用數(shù)學(xué)函數(shù)對新疆產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)間的有序度進(jìn)行擬合.分析構(gòu)成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演化動力系統(tǒng)中子系統(tǒng)間的交互脅迫關(guān)系。從上述研究可以看到，有序度的表達(dá)多依賴于耗散結(jié)構(gòu)理論和熵理論，本研究亦將運(yùn)用耗散結(jié)構(gòu)理論和熵理論，通過問卷獲取數(shù)據(jù)，借助于轉(zhuǎn)義的Brussela.tor模型判斷科學(xué)網(wǎng)是否成為耗散結(jié)構(gòu)后，通過運(yùn)行熵模型定量分析科學(xué)網(wǎng)的有序性，探索系統(tǒng)向高級有序狀態(tài)演變的路徑，為合理引導(dǎo)虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的可持續(xù)發(fā)展以及科教興國背景下學(xué)術(shù)發(fā)展政策及制度的制定提供理論參考。

1虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序度

1.1系統(tǒng)有序度

序，是事物的結(jié)構(gòu)方式，指事物或系統(tǒng)諸要素之間的相互聯(lián)系，分為有序和無序。所謂有序是指系統(tǒng)內(nèi)部諸要素之間有規(guī)則的聯(lián)系及系統(tǒng)與外界之間有規(guī)則的運(yùn)動轉(zhuǎn)化：無序是指系統(tǒng)內(nèi)部諸要素之間混亂無規(guī)則的排列及系統(tǒng)與外界之間無規(guī)則的運(yùn)動轉(zhuǎn)化。有序和無序是相對的，沒有絕對的有序和無序。有序的事物中存在破壞規(guī)則排列和秩序運(yùn)動的因素，無序的事物中包含有序的因素。通過認(rèn)識系統(tǒng)的組成要素、相互聯(lián)系、結(jié)構(gòu)功能及演變規(guī)律，可促使系統(tǒng)不斷從無序向有序方向轉(zhuǎn)化。從組織結(jié)構(gòu)的角度來看，系統(tǒng)能否具有靈活快速的應(yīng)變能力與有序度之間存在直接相關(guān)性，而系統(tǒng)能否維持穩(wěn)定協(xié)調(diào)的健康發(fā)展更是由有序度決定。有序度是表征系統(tǒng)復(fù)雜程度的指標(biāo)之一.一般來說，系統(tǒng)的有序度越大，其混亂程度越小，運(yùn)行狀態(tài)越好。測量系統(tǒng)有序度目前最主流的方式是借助于“熵”，熵的概念最早是被用來描述系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)，后經(jīng)玻爾茲曼和吉布斯等人進(jìn)一步證明，“熵”表示大量粒子存在的系統(tǒng)中粒子排布的無規(guī)則程度，指出系統(tǒng)的有序度可用“熵”直接表示，該方法已被廣泛運(yùn)用于管理系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)等各領(lǐng)域。

從之前學(xué)者關(guān)于系統(tǒng)有序度的研究，可以發(fā)現(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)理論和熵理論總是成對出現(xiàn)。耗散結(jié)構(gòu)是比利時(shí)物理學(xué)家普利高津?qū)h(yuǎn)離平衡的非線性區(qū)形成的新的穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)的稱呼，即一個(gè)開放系統(tǒng)從平衡態(tài)到近平衡態(tài)的演進(jìn)過程中，當(dāng)達(dá)到遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性區(qū)時(shí)，一旦系統(tǒng)某個(gè)參量的變化達(dá)到一定閾值，系統(tǒng)便可能通過漲落發(fā)生突變.即非平衡相變，由原來無序的混亂狀態(tài)轉(zhuǎn)變到一種時(shí)間、空間或功能有序的新狀態(tài)。由此可見，耗散結(jié)構(gòu)具有3大顯著特征，分別是開放性、非線性和遠(yuǎn)離平衡態(tài)。耗散結(jié)構(gòu)理論作為一個(gè)用于分析處理遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放性系統(tǒng)的有力工具，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于諸多領(lǐng)域的研究。研究表明，達(dá)到耗散結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)往往可以通過自身的調(diào)節(jié)能力實(shí)現(xiàn)有序發(fā)展，因此，判斷系統(tǒng)是否成為耗散結(jié)構(gòu)是測評系統(tǒng)有序度的關(guān)鍵一環(huán)。換言之，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)未達(dá)到耗散結(jié)構(gòu)，即該系統(tǒng)有序性差，無法健康穩(wěn)定發(fā)展;當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到耗散結(jié)構(gòu)，即該系統(tǒng)擁有不錯(cuò)的有序性，而且有序度越大，長期健康地穩(wěn)定發(fā)展的可能性越大。

1.2虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序度

根據(jù)錢學(xué)森等的開放復(fù)雜巨系統(tǒng)概念.虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)是由多個(gè)學(xué)術(shù)圈通過知識共享形成的一個(gè)廣義的復(fù)雜巨系統(tǒng)。其中，學(xué)術(shù)圈以人為主體，人必然存在著與環(huán)境不斷地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，且虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)只有開放才能補(bǔ)充必需的人才儲備，接受外來的技術(shù)擴(kuò)散才能獲得必要的學(xué)術(shù)進(jìn)步，同時(shí)向系統(tǒng)外部輸出學(xué)術(shù)合作和科研成果以發(fā)展系統(tǒng)，這說明虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)具有較好的開放性。該系統(tǒng)內(nèi)自由流動的知識又分為顯性知識和隱性知識，系統(tǒng)所受到的外界干擾（如政策干擾等）又具有隨機(jī)性、非對稱性和瞬時(shí)性，表明虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)是一個(gè)典型的灰色系統(tǒng)，具有充分的不確定性和非線性。遠(yuǎn)離平衡態(tài)在虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)中的表現(xiàn)主要有兩個(gè)方面，一是其本身形成和發(fā)展受到社會、經(jīng)濟(jì)、政策、文化等多重因素的影響，并與外界發(fā)生連續(xù)的信息交換，系統(tǒng)始終處于非平衡態(tài);二是系統(tǒng)內(nèi)部的各節(jié)點(diǎn)（學(xué)術(shù)圈）存在較大的差異.這種差異不僅表現(xiàn)在數(shù)量上的差異，而且在性質(zhì)上相互獨(dú)立，功能上相互補(bǔ)充，也就是說，系統(tǒng)內(nèi)存在勢能差，其產(chǎn)生的“力”（梯度）動態(tài)推動各種“流”（以信息流為主）的運(yùn)動，信息資源不斷流動，這就造成了虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)的非平衡狀態(tài)。也就是說，虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜的開放系統(tǒng)，其演化就是在一定時(shí)空條件下，從平衡態(tài)到近平衡態(tài)再到遠(yuǎn)離平衡態(tài)的過程，因而具有典型的耗散結(jié)構(gòu)特征，即虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)具有明顯的開放性、非線性和遠(yuǎn)離平衡態(tài)的特性。這為后續(xù)虛擬學(xué)術(shù)系統(tǒng)有序度的計(jì)算奠定了一定的理論基礎(chǔ)，說明虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的有序度存在計(jì)算的可能性。

從整體和局部的角度分析.虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)可分為兩個(gè)層次，第一個(gè)層次是社區(qū)整體系統(tǒng)，第二個(gè)層次是社區(qū)內(nèi)部子系統(tǒng)，包括社區(qū)運(yùn)營、社區(qū)文化建設(shè)、社區(qū)服務(wù)、社區(qū)財(cái)務(wù)等子系統(tǒng)。所以，虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序的含義分為3個(gè)方面.第一個(gè)方面是社區(qū)整體系統(tǒng)的有序，指社區(qū)與外部環(huán)境之間有規(guī)則的運(yùn)動轉(zhuǎn)化：第二個(gè)方面是社區(qū)內(nèi)部子系統(tǒng)之間有規(guī)則的聯(lián)系：第三個(gè)方面是社區(qū)內(nèi)部子系統(tǒng)的有序，指社區(qū)某子系統(tǒng)內(nèi)部諸要素之間的有規(guī)則的聯(lián)系。不論是社區(qū)整體系統(tǒng)還是子系統(tǒng)，其有序程度不僅要考慮社區(qū)內(nèi)部各要素關(guān)聯(lián)的順序與方式，而且要同時(shí)考慮與其他外部環(huán)境關(guān)聯(lián)的秩序和能力。

結(jié)合系統(tǒng)有序度的定義和虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的性質(zhì)及特點(diǎn)，虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序的表征可概括為以下5個(gè)方面：①虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完善合理：②虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)具備夯實(shí)的基礎(chǔ)能力和完備的高級能力;③虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的智慧價(jià)值、社會價(jià)值和文化價(jià)值充分得以實(shí)現(xiàn);④虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)之間的競爭規(guī)范合理且行業(yè)環(huán)境具備可持續(xù)性：⑤虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)外部環(huán)境因素激發(fā)行業(yè)發(fā)展?jié)撃?，促使形成良性反饋調(diào)節(jié)。由此可知，更具體的行為有團(tuán)隊(duì)運(yùn)營高效，形成良好互動氛圍;社區(qū)決策科學(xué)，合理安排各項(xiàng)工作;流程和制度科學(xué)，保證可持續(xù)發(fā)展;科研成果轉(zhuǎn)化率穩(wěn)步前進(jìn);市場敏感度較高，整體競爭強(qiáng)度大;社區(qū)具有生命力和創(chuàng)造力，第三方指數(shù)較高等。

2虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序度測評的設(shè)計(jì)

2.1虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)運(yùn)行熵的類型

虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)是一個(gè)典型的人與社會系統(tǒng)，在這里，沿用申農(nóng)關(guān)于信息熵的定義，用熵日描述這一系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)對應(yīng)的微觀狀態(tài)的不確定性，它反映系統(tǒng)組元之間的現(xiàn)實(shí)聯(lián)系。熵理論應(yīng)用到虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)領(lǐng)域后，本文稱其為運(yùn)行熵，是熱力學(xué)中的熵、分子運(yùn)行論中的熵和信息論中的熵在虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)中的集中體現(xiàn)。熵理論的啟示是：一個(gè)封閉孤立的系統(tǒng)，其熵只能不可逆地增加，系統(tǒng)只會從有序走向無序。熵理論深刻揭示了有序和無序的統(tǒng)一，指明了從有序走向無序和從無序走向有序是同一發(fā)展過程中相輔相成的兩種趨勢。但一個(gè)開放系統(tǒng)的熵是由正熵和負(fù)熵兩部分構(gòu)成的，當(dāng)系統(tǒng)具備某些必要條件成為耗散結(jié)構(gòu)時(shí)，正熵與負(fù)熵的總熵值變小，系統(tǒng)從無序轉(zhuǎn)為有序。

因此，根據(jù)熵理論可知系統(tǒng)有序度的大小取決于系統(tǒng)負(fù)熵流與熵增的大小。在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中熵增是不可逆且永不為負(fù)，這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會愈加紊亂，最后趨于“極大熵”的平衡態(tài)。而對遠(yuǎn)離平衡態(tài)的虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)來說.因?yàn)橛型饨绮粩嘤咳氲摹柏?fù)熵流”，使得系統(tǒng)愈加有序化。但當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的協(xié)調(diào)發(fā)生障礙時(shí)，或者由于環(huán)境對系統(tǒng)的不可控輸入達(dá)到一定程度時(shí)，系統(tǒng)就很難繼續(xù)圍繞目標(biāo)進(jìn)行控制，從而表現(xiàn)出某種程度的紊亂，表現(xiàn)出有序性減弱、無序性增強(qiáng)。系統(tǒng)的這種狀態(tài)，通常稱之為系統(tǒng)的熵值增加效應(yīng)。逆向研究熵值增加效應(yīng)可知，系統(tǒng)的有序化其實(shí)是“負(fù)熵”增加的“熵減”過程。具體到虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)中進(jìn)行理解，其發(fā)展過程中由于政策、理念、技術(shù)、模式和環(huán)境等因素的改變，有序程度可能發(fā)生變化。社區(qū)內(nèi)部自身待解決的問題及外部對社區(qū)產(chǎn)生的負(fù)面影響會使系統(tǒng)趨于無序.形成熵增，如組織結(jié)構(gòu)設(shè)置欠合理、交流主體信息素養(yǎng)不足、政策制度落后和信息渠道不暢等因素：社區(qū)內(nèi)部經(jīng)過自身調(diào)整及外部對社區(qū)產(chǎn)生的正面影響會使系統(tǒng)趨于有序，形成熵減，如結(jié)構(gòu)設(shè)置的適應(yīng)性變動、新型管理模式的引進(jìn)、制度體系的修正和信息交流渠道的完善等因素。

根據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論，社區(qū)內(nèi)部的矛盾因素相互作用導(dǎo)致正熵生成并持續(xù)增加，這是社區(qū)無法蓬勃發(fā)展的根源;負(fù)熵能夠抑制正熵帶來的消極影響，從而推動社區(qū)進(jìn)入可持續(xù)發(fā)展。在社區(qū)運(yùn)行的實(shí)踐中.正熵的生成在某種程度上帶有自發(fā)性與主動性，是社區(qū)運(yùn)行的一個(gè)必然結(jié)果。但社區(qū)負(fù)熵的產(chǎn)生并不相似，社區(qū)想要生成抑制正熵并以此來強(qiáng)化社區(qū)管理的有序度的負(fù)熵，必須依賴于外界環(huán)境的刺激和輸入。虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)作為一個(gè)系統(tǒng)，內(nèi)部的正熵是其無序的本因，社區(qū)外部環(huán)境的熵即負(fù)熵，是社區(qū)有序的來源。因此，如果系統(tǒng)內(nèi)部要素?zé)o序化發(fā)展，本文稱之為“系統(tǒng)正熵增加”;如果系統(tǒng)內(nèi)部要素有序發(fā)展，本文稱之為“系統(tǒng)正熵減少”。系統(tǒng)負(fù)熵是從環(huán)境中流入的，如果外部因素對系統(tǒng)不利，本文稱之為“系統(tǒng)負(fù)熵減少”;如果外部環(huán)境因素對系統(tǒng)有利，本文稱之為“系統(tǒng)負(fù)熵增加”。其中，“系統(tǒng)正熵增加”和“系統(tǒng)負(fù)熵減少”屬于“熵增”過程，“系統(tǒng)正熵減少”和“系統(tǒng)負(fù)熵增加”屬于“熵減”過程。

2.2虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)運(yùn)行熵的指標(biāo)

為了實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)虛擬社區(qū)系統(tǒng)運(yùn)行熵的計(jì)算，必須建立社區(qū)運(yùn)行熵流的指標(biāo)體系。指標(biāo)體系的創(chuàng)建應(yīng)堅(jiān)持系統(tǒng)性、科學(xué)性、可行性、動態(tài)性和定性與定量結(jié)合的原則。本文以系統(tǒng)運(yùn)行熵的構(gòu)成要素分析為基礎(chǔ)，按照層次分析法的思想，將虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)運(yùn)行熵流指標(biāo)體系分為兩個(gè)方面，即虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的正熵流指標(biāo)體系和負(fù)熵流指標(biāo)體系。

虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)是一個(gè)復(fù)雜的社會網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也如同一個(gè)生命有機(jī)體一樣，其通過吸收外界環(huán)境的能量，為科教界提供服務(wù)的同時(shí)，獲得相應(yīng)的成果維持自身的生存和發(fā)展，從而適應(yīng)外界環(huán)境變化。結(jié)合虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)特點(diǎn)后.將虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)的內(nèi)部環(huán)境分為結(jié)構(gòu)、能力、價(jià)值3個(gè)部分。虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括其資源結(jié)構(gòu)、成員結(jié)構(gòu)和技術(shù)結(jié)構(gòu)：虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)能力體現(xiàn)在系統(tǒng)的學(xué)習(xí)性和適應(yīng)性方面.是決定相應(yīng)的虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)在競爭中所屬地位的重要因素：虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)價(jià)值主要表征為智慧價(jià)值、社會價(jià)值和文化價(jià)值。作為一個(gè)系統(tǒng)，虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)內(nèi)部要素產(chǎn)生的正熵是其無序的本因，這些內(nèi)部要素構(gòu)成了系統(tǒng)的內(nèi)部環(huán)境。虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)只有通過調(diào)整內(nèi)部環(huán)境，使得結(jié)構(gòu)、能力、價(jià)值3方面和諧地適應(yīng)外部環(huán)境，才能不斷抑制正熵的產(chǎn)生。根據(jù)虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)運(yùn)行熵流指標(biāo)體系建立的層次結(jié)構(gòu)，在借鑒李向榮等前人研究成果的基礎(chǔ)上，建立虛擬社區(qū)系統(tǒng)的正熵流指標(biāo)體系，如表1所示。

外部環(huán)境是虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)負(fù)熵的源泉，是對系統(tǒng)有潛在影響的外部機(jī)構(gòu)或力量，是與系統(tǒng)存在與發(fā)展有關(guān)的各種外在事物和條件的集合。外部環(huán)境對虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)產(chǎn)生影響的方式往往是間接的、非線形的，并且是長時(shí)期的。從實(shí)踐上看，適應(yīng)環(huán)境變化是虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)生存與發(fā)展的前提和關(guān)鍵，而該社區(qū)只有不斷從外界環(huán)境吸收負(fù)熵以抑制內(nèi)部正熵的增加，才能維持系統(tǒng)運(yùn)行的紀(jì)律和系統(tǒng)本身的存在與發(fā)展。根據(jù)虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)運(yùn)行熵流指標(biāo)體系建立的層次結(jié)構(gòu)，建立虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)的負(fù)熵流指標(biāo)體系，如表2所示。

2.3虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)運(yùn)行熵的計(jì)算

熵是系統(tǒng)混亂程度的度量。從微觀角度看，系統(tǒng)的熵值可以從分子排列方式的統(tǒng)計(jì)中得出。一般來說.系統(tǒng)的熵值采用玻爾茲曼公式計(jì)算：S=K指標(biāo)體系，采用調(diào)查問卷的方法對指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)分5級，即I代表低（或不同意）、Ⅱ代表較低（或較不同意）、Ⅲ代表一般、Ⅳ代表較高（或較同意）、V代表高（或同意），所以每個(gè)指標(biāo)在某個(gè)等級上的密度計(jì)算中n等于5。

2.3.1社區(qū)正熵計(jì)算

根據(jù)熵值法，虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)正熵流指標(biāo)體系中第i個(gè)指標(biāo)的正熵為：

2.3.2社區(qū)負(fù)熵計(jì)算

根據(jù)熵值法，虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)負(fù)熵流指標(biāo)體系中第i個(gè)指標(biāo)的負(fù)熵為：

2.4虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)耗散結(jié)構(gòu)的判斷

從前文的總結(jié)已經(jīng)知道，虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)具有明顯的耗散結(jié)構(gòu)特征.但依舊缺乏強(qiáng)有力的證據(jù)表明虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)就是一個(gè)耗散結(jié)構(gòu)。普利高津所領(lǐng)導(dǎo)的比利時(shí)布魯塞爾學(xué)派經(jīng)過多年努力，找到了可以表達(dá)耗散結(jié)構(gòu)建立的數(shù)學(xué)條件、分析方法和模型，它就是“布魯塞爾器”（Brusselator）。Brusselator模型作為耗散結(jié)構(gòu)量化分析的方法，對耗散結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生條件作出了重要的判據(jù)性斷言，這對于本文研究社區(qū)運(yùn)行正熵和負(fù)熵的相互關(guān)系，判斷社區(qū)是否成為耗散結(jié)構(gòu)，提供了理論依據(jù)和可操作的數(shù)學(xué)模型。

虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序度的判斷標(biāo)準(zhǔn)需借助轉(zhuǎn)義后的Brusselator模型進(jìn)行判斷，計(jì)算該系統(tǒng)的熵變閾值。依據(jù)普利高津的觀點(diǎn)，Brusselator三分子模型表示如下：

現(xiàn)將“布魯塞爾器”模型進(jìn)行轉(zhuǎn)義，將A、B、D、E、X、Y所代表的意義轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)運(yùn)行熵研究的概念。即在上述式中：A代表虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)內(nèi)部的正熵流：B代表系統(tǒng)外部的負(fù)熵流：D和E分別代表復(fù)雜系統(tǒng)熵變過程中的非耗散結(jié)構(gòu)和耗散結(jié)構(gòu)：X和Y分別代表系統(tǒng)正熵流指標(biāo)體系的可量化因子和系統(tǒng)負(fù)熵流指標(biāo)體系的可量化因子。

至此，本文找到了判斷虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)是否為耗散結(jié)構(gòu)的依據(jù)。如果一個(gè)虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的內(nèi)部運(yùn)行系統(tǒng)是孤立和封閉的，則其內(nèi)部運(yùn)行將趨于一種無序和混亂的狀態(tài)，它的運(yùn)行系統(tǒng)就會處于非耗散結(jié)構(gòu)狀態(tài)，其系統(tǒng)運(yùn)行效率極其低下;反之，如果一個(gè)虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的內(nèi)部運(yùn)行系統(tǒng)能夠不斷地與外部環(huán)境進(jìn)行能量交換.根據(jù)外部環(huán)境的變化合理調(diào)整其內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)，將抑制系統(tǒng)運(yùn)行正熵的產(chǎn)生，引起負(fù)熵的增加，當(dāng)正熵與負(fù)熵之間的關(guān)系達(dá)到B-（I+A2）>0時(shí)，運(yùn)行系統(tǒng)處于耗散結(jié)構(gòu)狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)部就會產(chǎn)生自組織行為，促進(jìn)虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)本身運(yùn)行效率的提高和運(yùn)行狀態(tài)的不斷改善。

2.5虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序度的評判

綜合熵值是度量系統(tǒng)無序程度的量，為更直接反映系統(tǒng)有序程度.現(xiàn)定義有序度函數(shù)，R為有序度指數(shù)：

3虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序度測評的實(shí)證

3.1數(shù)據(jù)來源

本論文選取了虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)科學(xué)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)證分析，先于問卷星平臺構(gòu)建調(diào)查問卷（https：//www.wix.cn/iq/51886892.aspx），后于2019年12月19日-2020年1月2日時(shí)間段內(nèi)，對科學(xué)網(wǎng)8個(gè)學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行問卷的等比例隨機(jī)發(fā)送，同時(shí)發(fā)表博客呼吁科學(xué)網(wǎng)用戶進(jìn)行調(diào)查問卷的填寫，最終回收問卷116份，其中有效問卷115份，問卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4和表5所示。

3.2數(shù)據(jù)處理

基于表4和表5中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用前文中的式（1）～（6）計(jì)算出科學(xué)網(wǎng)各評價(jià)指標(biāo)的熵值和熵權(quán)以及正熵值和負(fù)熵值，計(jì)算結(jié)果如表6和表7所示。

由計(jì)算得知，科學(xué)網(wǎng)的運(yùn)行正熵A=0.63247559.運(yùn)行負(fù)熵B=-1.323033，結(jié)合式（7）可得：B-（1+A2）=1.323033-（1+0.40002537）=-0.077<0，所以科學(xué)網(wǎng)處于非耗散結(jié)構(gòu)狀態(tài)。結(jié)合表6和表7的要素層熵值，利用有序度函數(shù)式（8）進(jìn)行計(jì)算，確定各要素層的有序度水平如表8所示。

3.3結(jié)果討論

3.3.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表6和表7可知科學(xué)網(wǎng)目前并未達(dá)到耗散結(jié)構(gòu).整體處于無序狀態(tài)，但是運(yùn)用社區(qū)正熵和社區(qū)負(fù)熵進(jìn)行運(yùn)算后可發(fā)現(xiàn)科學(xué)網(wǎng)已經(jīng)到達(dá)成為耗散結(jié)構(gòu)的臨界值，這說明科學(xué)網(wǎng)的有序發(fā)展指日可待。

總體來看.造成科學(xué)網(wǎng)處于無序狀態(tài)的主要原因還是社區(qū)內(nèi)部正熵偏高，熵值為0.6325，社區(qū)外部的負(fù)熵偏低也給科學(xué)網(wǎng)早日成為耗散結(jié)構(gòu)增加了困難。其中熵值為0.2721的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是科學(xué)網(wǎng)向有序發(fā)展的最大障礙，而間接環(huán)境方面.是目前科學(xué)網(wǎng)所有要素中最可觀的發(fā)展推動源，熵值為-0.9175。具體來講，造成科學(xué)網(wǎng)正熵偏高的具體因素主要有：社區(qū)成員情感參與的投人性嚴(yán)重缺乏，熵值高達(dá)0.7152;其學(xué)術(shù)資源的權(quán)威性也有待進(jìn)一步提高，熵值達(dá)0.6958;成員知識結(jié)構(gòu)的合理性在社區(qū)成員看來.也有較大的進(jìn)步空間，熵值達(dá)0.6884;科學(xué)網(wǎng)的友好性稍顯不足，熵值達(dá)0.6817：其知識轉(zhuǎn)化能力未達(dá)到科學(xué)網(wǎng)成員的期待，熵值達(dá)0.6799;科學(xué)網(wǎng)的接人多樣性需要增強(qiáng)，熵值達(dá)0.6741;其學(xué)術(shù)資源的完整性也急需提高，熵值達(dá)0.6698。造成科學(xué)網(wǎng)負(fù)熵偏低的具體因素主要有：虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的競爭規(guī)范性嚴(yán)重不足，熵值低至-1.2362;整個(gè)社會對其需求程度較低，熵值為-1.2386;行業(yè)發(fā)展的推進(jìn)力也較為綿軟，熵值為-1.2404;整個(gè)行業(yè)的研發(fā)投入水平偏低，熵值為-1.2601。

雖然科學(xué)網(wǎng)整體處于無序狀態(tài)，但是依舊可以從表8得出局部的有序程度，其中社區(qū)內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、能力和價(jià)值以及社區(qū)外部的直接環(huán)境均為高度有序，有序度分別為0.8639、0.9350、0.8848和0.7972，而社區(qū)外部的間接環(huán)境有序度水平則為中度，其值為0.5412。從準(zhǔn)則層進(jìn)行有序度排序，前8分別是成員結(jié)構(gòu)、高級能力、基礎(chǔ)能力、智慧價(jià)值、文化價(jià)值、社會價(jià)值、技術(shù)結(jié)構(gòu)和資源結(jié)構(gòu)，其有序度均大于0.95.行業(yè)環(huán)境以有序度0.8790居于榜末。

科學(xué)網(wǎng)應(yīng)針對上述具體方面采取措施，創(chuàng)造和培育條件，在抑制產(chǎn)生正熵的不利因素的同時(shí).加大力度促進(jìn)負(fù)熵增加的有利因素成長，努力成為穩(wěn)定發(fā)展的耗散結(jié)構(gòu)并且持續(xù)下去，從而才能在平臺的發(fā)展浪潮中獲得成功。

3.3.2對策建議

綜合考慮科學(xué)網(wǎng)內(nèi)部的熵值和有序度可知，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、能力和價(jià)值均處于高度有序的狀態(tài)，其中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有序度最大，系統(tǒng)能力有序度次之，系統(tǒng)價(jià)值有序度最差。所以針對致力于推動科學(xué)進(jìn)步的科學(xué)網(wǎng)來說，需要加強(qiáng)智慧價(jià)值、社會價(jià)值和文化價(jià)值的建設(shè)，其中又應(yīng)以社會價(jià)值為重點(diǎn)展開，著力點(diǎn)是加強(qiáng)科學(xué)網(wǎng)成員的忠誠度和推動科學(xué)網(wǎng)的共享氛圍建設(shè)，但科學(xué)網(wǎng)成員的歸屬感和科學(xué)網(wǎng)的自我成就感方面也不可高枕無憂。值得一提的是，盡管科學(xué)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有序度很高.但是科學(xué)網(wǎng)資源結(jié)構(gòu)和技術(shù)結(jié)構(gòu)的有序度比系統(tǒng)價(jià)值的有序度要差很多，這就意味著對于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重視程度不能減弱.由于實(shí)名制帶來的成員結(jié)構(gòu)高有序度的優(yōu)勢要保持的同時(shí)，還要對資源結(jié)構(gòu)和技術(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效補(bǔ)充和提高，否則系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會比系統(tǒng)價(jià)值更混亂。資源結(jié)構(gòu)方面，學(xué)術(shù)資源的準(zhǔn)確性得到了科學(xué)網(wǎng)成員的一致好評，但學(xué)術(shù)資源的完整性和權(quán)威性其成員均表示有較大的進(jìn)步空間;技術(shù)結(jié)構(gòu)方面，科學(xué)網(wǎng)的友好性和其接入的多樣性也是社區(qū)成員最希望改進(jìn)的地方。除上述以外，社區(qū)成員情感參與的投入性和成員知識結(jié)構(gòu)的合理性是極其容易被忽略的指標(biāo)，從準(zhǔn)則層有序度排序來看.成員結(jié)構(gòu)的有序度高居榜首，但這主要是因?yàn)榭茖W(xué)網(wǎng)在建設(shè)初期就高度注意了社區(qū)成員結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性，彌補(bǔ)了成員結(jié)構(gòu)中剩下兩個(gè)指標(biāo)造成的損失?；谀壳暗目茖W(xué)網(wǎng)狀態(tài)，科學(xué)網(wǎng)的運(yùn)營者應(yīng)試圖找出影響社區(qū)成員知識構(gòu)成狀況合理程度的關(guān)鍵因素從而優(yōu)化，繼續(xù)引入高質(zhì)量的友情鏈接豐富社區(qū)接人的多樣性，創(chuàng)立設(shè)計(jì)部門進(jìn)行平臺頁面的友好性建設(shè)，建立宣傳部門進(jìn)行其他平臺的宣傳，使得社區(qū)成員對科學(xué)網(wǎng)的認(rèn)同感提高，建立激勵機(jī)制和鞏固協(xié)同機(jī)制等促進(jìn)科學(xué)網(wǎng)成員參與學(xué)術(shù)交流的主動程度，營造和諧高效的知識共享氛圍，增加社區(qū)成員粘性，為科學(xué)網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展形成強(qiáng)有力的保障。

從科學(xué)網(wǎng)外部來講.結(jié)合熵值和有序度進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn)，雖然直接環(huán)境比間接環(huán)境對科學(xué)網(wǎng)整體產(chǎn)生的負(fù)熵少，但直接環(huán)境的有序度比間接環(huán)境的有序度更高.這意味著盡管目前間接環(huán)境對虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)向有序推進(jìn)貢獻(xiàn)得更多，但直接環(huán)境正在準(zhǔn)備彎道超車即將超越間接環(huán)境帶來的貢獻(xiàn)。換言之，社區(qū)外部帶來的負(fù)熵正在加倍努力抵消社區(qū)內(nèi)部產(chǎn)生的正熵，如果持續(xù)保持目前的狀態(tài)并且進(jìn)行積極改善，社區(qū)內(nèi)部的正熵被抵消從而促使科學(xué)網(wǎng)成為穩(wěn)定的耗散結(jié)構(gòu)指日可待。需要注意的是，科學(xué)網(wǎng)依舊處于無序狀態(tài).且從負(fù)熵排序來看.屬于直接環(huán)境的競爭環(huán)境和行業(yè)環(huán)境都需要加大力度進(jìn)行改進(jìn)，盡管科學(xué)網(wǎng)外部中競爭環(huán)境的有序度是唯一高于0.9的，但直接環(huán)境中屬于競爭環(huán)境層面的競爭規(guī)范性稍顯不足;間接環(huán)境層面，法律法規(guī)的健全性、融資環(huán)境的合理性以及社會群體的品質(zhì)道德水平是科學(xué)網(wǎng)目前最優(yōu)質(zhì)的有序發(fā)展推動燃料，這離不開國家的大力支持，同時(shí)要注重激發(fā)社會需求程度和加大行業(yè)研發(fā)水平。無論是直接環(huán)境還是間接環(huán)境，虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)本身也應(yīng)該恪守行業(yè)規(guī)范，拒絕惡意競爭，政府部門應(yīng)采取一定的措施加強(qiáng)虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)市場競爭的規(guī)范性，增加經(jīng)濟(jì)援助改善目前的虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)行業(yè)研發(fā)的投入水平.虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的成員們也需要積極向平臺進(jìn)行反饋建議，督促虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)良性發(fā)展成為高級有序的耗散結(jié)構(gòu)。

4結(jié)束語

本文在構(gòu)造虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)熵流指標(biāo)體系和系統(tǒng)有序度測評方面是一次大膽的嘗試，從熵理論的角度進(jìn)行了一些有益的探索，取得了一些認(rèn)識。首先對虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)的正熵和負(fù)熵作出概念界定.運(yùn)用指標(biāo)體系和熵值評價(jià)法量化了系統(tǒng)運(yùn)行正熵和負(fù)熵：然后通過建立虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)轉(zhuǎn)義的Brusselator模型來成為推導(dǎo)系統(tǒng)成為耗散結(jié)構(gòu)的判據(jù)，接著定義系統(tǒng)有序度函數(shù);最后選取典型的虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)——科學(xué)網(wǎng)為研究對象進(jìn)行實(shí)證分析，并實(shí)施虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)有序度測評，得到相應(yīng)結(jié)果并給予對策建議。這對認(rèn)識虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的本質(zhì)，研究虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)系統(tǒng)如何在維持內(nèi)部良好發(fā)展的同時(shí)應(yīng)對全新的外部環(huán)境.使系統(tǒng)與外部環(huán)境保持高度互動、高度適應(yīng)具有重要的指導(dǎo)意義。

但是，仍有許多問題需要進(jìn)一步地研究和探索，尤其是一些局限性和不足，以期在后續(xù)的研究中可以得到解決和規(guī)避。例如本文的數(shù)據(jù)來源形式是線上問卷，有效問卷115份中，只收到1份來自社區(qū)運(yùn)營者的反饋，所以可能會致使運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)展趨勢的判斷存在問題。本文更多的是提供一種解決問題的新思路，如何利用熵理論來大幅度提高虛擬學(xué)術(shù)社區(qū)的發(fā)展水平還需作深入研究。