基礎(chǔ)研究動態(tài)社團演化規(guī)律研究

董金陽，劉鐵忠，張 翔，董 平

(1.北京理工大學(xué) 管理與經(jīng)濟學(xué)院，北京 100081；2.軍事科學(xué)院 國防科技創(chuàng)新研究院，北京 100071；3.北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 商學(xué)院，廣東 珠海 519088)

0 引言

堅實的基礎(chǔ)研究是科技自立自強的必然要求，加強基礎(chǔ)研究要突出重點，從應(yīng)用牽引和突破瓶頸兩個角度凝練我國社會經(jīng)濟發(fā)展面臨的實際科學(xué)問題。為此，“十四五”規(guī)劃明確將人工智能、量子信息、集成電路、空天科技等列為高科技發(fā)展前沿領(lǐng)域[1]。值得注意的是，相比于前沿領(lǐng)域科研成果的不確定性，基礎(chǔ)研究培養(yǎng)人才的功能是天然的[2]，人才與動態(tài)社團是促進基礎(chǔ)研究發(fā)展的關(guān)鍵。例如，美國旨在吸引高端理工人才的STEM計劃、日本特定技能人才計劃等都強調(diào)前沿領(lǐng)域人才與動態(tài)社團的重要性?；诨A(chǔ)研究的社會公共產(chǎn)品屬性，國家自然科學(xué)基金成為我國基礎(chǔ)研究資助的主要渠道[3]，自20世紀80年代國家自然科學(xué)基金委員會成立以來，我國基礎(chǔ)研究取得了一系列階段性成果。摸清現(xiàn)有成果并有針對性地進行基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)型，推進前沿領(lǐng)域自主可控，是社會各界關(guān)心的重點議題。

動態(tài)社團代表學(xué)者團體(社團)及其合作關(guān)系的動態(tài)演化過程[4]，相關(guān)研究最早可追溯到波蘭尼(1966)提出的科學(xué)共同體(scientific community)概念和Price等[5]在《小科學(xué)，大科學(xué)》一書中提出的“無形學(xué)院”的概念。社團界定和發(fā)現(xiàn)方法差異較大，有學(xué)者根據(jù)參與項目[6]、研究領(lǐng)域類似[7]界定社團，但這種方法只能應(yīng)用于單一案例而無法進行量化研究；也有學(xué)者根據(jù)科研合作網(wǎng)絡(luò)中連通性子圖[8]及社團劃分算法界定科研合作網(wǎng)絡(luò)社團[9]，其中社團劃分算法可以發(fā)現(xiàn)大樣本數(shù)據(jù)中客觀存在的社團關(guān)系，適合進行量化分析。當前，關(guān)于社團演化的研究主要采用案例分析法，多探討社團自身發(fā)展，而沒有量化分析多學(xué)科或某一研究領(lǐng)域動態(tài)社團發(fā)展的普遍過程。Zheng等[9]構(gòu)建《美國地理學(xué)家聯(lián)合會會刊》投稿作者科研合作網(wǎng)絡(luò)，采用社團快速發(fā)現(xiàn)算法(GN算法)識別其中的社團，以3個社團為案例分析其發(fā)展過程；高杰等[10]以“中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展決策支持系統(tǒng)研究”創(chuàng)新群體為例，剖析了科學(xué)共同體的演化機理?？傮w來看，當前研究雖然揭示了科學(xué)共同體發(fā)展規(guī)律，但主要集中于發(fā)現(xiàn)算法，針對特定網(wǎng)絡(luò)重要群體演化的探索仍是一個需要補充的方向[11]。

基礎(chǔ)研究實力領(lǐng)先的美國明確規(guī)定國家科學(xué)基金會(NSF)的任務(wù)在于支持科技進步和培養(yǎng)學(xué)者，管理機構(gòu)通過與社團保持聯(lián)系掌握科技前沿并發(fā)現(xiàn)潛力學(xué)者[12]。國家自然科學(xué)基金委員會(NSFC)主要通過參加人數(shù)、男女比例和學(xué)科覆蓋程度作為效益指標，衡量其可持續(xù)性影響[13]。國內(nèi)外學(xué)者或基于被引、產(chǎn)出等文獻計量指標衡量政府科研投資績效[14-18]，或基于論文與被引指標(活躍指數(shù)、吸引指數(shù)和效率指數(shù))衡量國家基礎(chǔ)研究能力(陳凱華等，2017)。然而，就基礎(chǔ)研究自身的特殊性看，基礎(chǔ)研究成果不應(yīng)該限定在有形科研產(chǎn)出上，動態(tài)社團科研合作關(guān)系能夠促進知識擴散，其演化關(guān)系可以反映人才培養(yǎng)規(guī)律和科研合作趨勢，是研究科研人才培養(yǎng)規(guī)律和促進基礎(chǔ)研究發(fā)展的切入點。因此，我國基礎(chǔ)研究管理需要更關(guān)注社團演化，科技政策也應(yīng)支持和引導(dǎo)動態(tài)社團良性發(fā)展，遵循人才培養(yǎng)規(guī)律，完善國家創(chuàng)新體系。

本研究從動態(tài)社團視角入手，探討基礎(chǔ)研究科技人才隊伍發(fā)展規(guī)律。首先，構(gòu)建基礎(chǔ)研究動態(tài)科研合作網(wǎng)絡(luò)，運用派系過濾算法挖掘靜態(tài)社團，基于社會分層理論與二八法則改進即時最優(yōu)法挖掘動態(tài)社團；其次，基于系統(tǒng)理論與競合理論改進動態(tài)社團生命周期模型，剖析動態(tài)社團演化規(guī)律，以中美兩國集成電路領(lǐng)域基礎(chǔ)研究為例進行對比分析，為我國基礎(chǔ)研究管理實踐提供借鑒。

1 研究設(shè)計

1.1 基本概念

(1)基礎(chǔ)研究?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要2006-2020年》(簡稱《綱要》)將基礎(chǔ)研究定義為：“基礎(chǔ)研究以深刻認識自然現(xiàn)象、揭示自然規(guī)律，獲取新知識、新原理、新方法和培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才等為基本使命，是高新技術(shù)發(fā)展的重要源泉，是培育創(chuàng)新人才的搖籃，是建設(shè)先進文化的基礎(chǔ)，是未來科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在動力?！弊匀豢茖W(xué)基金是國際上基礎(chǔ)研究普遍采用的資助方式之一，符合基礎(chǔ)科研的公共產(chǎn)品屬性，對學(xué)科交叉具有良好的促進作用(王冬梅，2010)。國內(nèi)基礎(chǔ)研究資助和引導(dǎo)主要依賴政府科技計劃，而自然科學(xué)基金是各國基礎(chǔ)研究資助的主要渠道[3]。因此，基于科研項目管理視角和《綱要》中的定義，本文重點探討政府科技計劃資助的基礎(chǔ)研究科研工作，以期為獲取新知識、新原理、新方法和培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才提供參考依據(jù)。

(2)社團與動態(tài)社團。社團也稱社群或社區(qū)，是指網(wǎng)絡(luò)關(guān)系更為緊密的個體的集合，科研合作網(wǎng)絡(luò)社團相應(yīng)表征科研合作關(guān)系緊密的科學(xué)家群體[4]，是一種典型的為完成共同目標而進行科學(xué)研究的科學(xué)共同體?？茖W(xué)共同體的概念源于社會學(xué)中的共同體范疇，由英國學(xué)者波蘭尼[19-20]最早提出，將其定義為共同研究的學(xué)者群體[19]。科學(xué)共同體的功能體現(xiàn)為能形成持續(xù)性科研能力，對科研成果進行同行評議，為學(xué)者提供更多學(xué)術(shù)交流機會[21]，是推動科技進步的主要力量。動態(tài)社團是跨時間演化的社團序列集合，表征社團(科學(xué)共同體)演化過程[22-23]。因此，本研究認為動態(tài)社團是指為完成同一目標而從事共同的科學(xué)研究工作，進而不斷演化發(fā)展的學(xué)者群體，即科學(xué)共同體。與之相對應(yīng)，基礎(chǔ)研究動態(tài)社團是指為完成政府科技計劃資助的基礎(chǔ)研究科研工作目標而共同從事科學(xué)研究工作的學(xué)者群體，同樣屬于科學(xué)共同體范疇。

1.2 研究框架

社團是指網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)部密集連接而外部松散連接的節(jié)點與關(guān)系的子集[24]。即時最優(yōu)法(Instant-optimal Method)是一種較為成熟的動態(tài)社團發(fā)現(xiàn)方法，其原理主要基于兩個步驟：一是在每個網(wǎng)絡(luò)快照中發(fā)現(xiàn)靜態(tài)社團；二是將該時間戳中的所有社團與其它時間戳社團進行匹配，匹配度大于特定閾值即構(gòu)成動態(tài)社團[25]。該方法來源于Toyoda & Kitsuregawa[26]早期提出的分析框架，此后學(xué)者進行了改進[27]，并界定了其在演化過程中所發(fā)生的誕生、成長、收縮、合并、分裂和死亡[28]等事件，這種以人口規(guī)律描述社團演化的方法稱為生命周期模型[29-30]，拓展了社團演化研究方法。因此，本研究首先基于派系過濾算法，在動態(tài)科研合作網(wǎng)絡(luò)快照上挖掘靜態(tài)社團；其次，基于社會分層理論和帕累托法則改進即時最優(yōu)法，識別關(guān)鍵學(xué)者在動態(tài)社團演化中所發(fā)揮的作用，跨時間戳挖掘動態(tài)社團，使模型更加符合科學(xué)共同體演化規(guī)律和科研團隊傳承實際情況；再次，基于競合理論改進動態(tài)社團演化過程生命周期模型[23]，增加穩(wěn)定事件以更好地描述動態(tài)社團科研合作競爭與合作行為活躍程度；最后，基于系統(tǒng)理論與競合理論，從結(jié)構(gòu)、演化和產(chǎn)出3個方面剖析動態(tài)社團演化機理并提取16個動態(tài)社團特征指標，將其劃分為規(guī)模與數(shù)量、產(chǎn)出與速度、發(fā)展與持續(xù)性、競合與活躍性4類，可對基礎(chǔ)研究動態(tài)社團發(fā)展和科技人才隊伍建設(shè)提供理論支撐，研究框架如圖1所示。

圖1 研究框架Fig.1 Research framework

1.3 演化模型構(gòu)建

動態(tài)社團由不同時間戳網(wǎng)絡(luò)快照中一系列相關(guān)社團按照網(wǎng)絡(luò)快照時間順序組成。動態(tài)社團Δi={Dt1,Dt2,…,DtLSi}，時間戳t11，僅存活于一個時間戳的社團不構(gòu)成動態(tài)社團，存活時間LFi為動態(tài)社團Δi的實際存在時間，以年為計時單位，LFi>1。其中，時間戳ti包含的社團可表示為動態(tài)社團規(guī)模表征所有參與其中的學(xué)者，以人次為單位。

本研究采用即時最優(yōu)法(Instant Optimal Method)[23]構(gòu)建動態(tài)社團并改進相似度計算法。根據(jù)社會分層理論[31]、帕累托法則[32]與文獻計量研究，在科學(xué)共同體內(nèi)存在社會分層現(xiàn)象，即學(xué)術(shù)影響力往往掌握在少數(shù)領(lǐng)軍者手中[33]。因此，本文改進相似度計算法，用相似度表征兩個社團共同成員數(shù)占兩者間規(guī)模較小社團成員數(shù)的比例，計算公式如下：

(1)

(5)穩(wěn)定，基于傳統(tǒng)動態(tài)社團生命周期模型[29]，本研究采用穩(wěn)定事件描述動態(tài)社團活躍程度。穩(wěn)定事件即穩(wěn)定發(fā)展不發(fā)生分裂和合并事件的動態(tài)社團，如果動態(tài)社團Δi在生命周期內(nèi)不發(fā)生合并與分裂事件，則認為此動態(tài)社團發(fā)生穩(wěn)定事件。穩(wěn)定事件僅針對動態(tài)社團，不發(fā)生演化的單個社團不發(fā)生穩(wěn)定事件。

本文構(gòu)建動態(tài)社團生命周期演化模型，如圖2所示。其中，(a)為未發(fā)生穩(wěn)定事件的動態(tài)社團，包括誕生、存活、增長、分裂、合并、收縮和死亡7個事件；(b)為發(fā)生穩(wěn)定事件的動態(tài)社團，包括誕生、存活、收縮、增長、死亡和穩(wěn)定6個事件。

圖2 動態(tài)社團生命周期演化模型Fig.2 Dynamic community evolution model

1.4 演化特征提取

1.4.1 特征提取

結(jié)構(gòu)用來表征動態(tài)社團中的學(xué)者及其科研合作關(guān)系，是基礎(chǔ)研究動態(tài)社團演化的基礎(chǔ)；演化是指動態(tài)社團在發(fā)展過程中發(fā)生的各種演化事件；而產(chǎn)出是指動態(tài)社團科研目標及科研成果。本文從結(jié)構(gòu)、演化和產(chǎn)出[34]3個方面對動態(tài)社團演化規(guī)律進行分析。具體來說，本研究運用結(jié)構(gòu)模型法，從分解角度深入剖析動態(tài)社團的結(jié)構(gòu)特征指標；基于動態(tài)社團生命周期發(fā)生的演化事件，從行為角度提取特征指標描述動態(tài)社團行為變化情況；依據(jù)科學(xué)計量學(xué)理論，提取特征指標度量動態(tài)社團科研成果產(chǎn)出情況。動態(tài)社團演化特征指標識別過程如圖3所示。

(1)結(jié)構(gòu)。從動態(tài)科研合作網(wǎng)絡(luò)中提取所有社團數(shù)量作為社團數(shù)量指標，以所有動態(tài)社團數(shù)量作為動態(tài)社團數(shù)量指標。系統(tǒng)論認為，整體性、關(guān)聯(lián)性、等級結(jié)構(gòu)性、動態(tài)平衡性、時序性等是所有系統(tǒng)的基本特征[35-36]?；趶?fù)雜系統(tǒng)理論，動態(tài)社團結(jié)構(gòu)包括3個層級，本文根據(jù)主體、關(guān)系、時間3個元素展開分析。在圖3中，底層主體為學(xué)者(以圓形表示)，學(xué)者之間通過科研合作關(guān)系相互聯(lián)系，主體與關(guān)系基于時間演化存在。動態(tài)社團中出現(xiàn)的成員學(xué)者人數(shù)代表動態(tài)社團規(guī)模，以人次為單位。從底層學(xué)者科研合作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系中抽取社團(以五邊形表示)，社團的存在基于底層學(xué)者存在的時間戳，社團之間存在發(fā)展關(guān)系，這種發(fā)展關(guān)系體現(xiàn)為動態(tài)社團生命周期模型中的存活、分裂、合并、增長、收縮和穩(wěn)定事件，具有時間動態(tài)性特征，社團發(fā)展基于時間產(chǎn)生聯(lián)系進而形成中層。社團發(fā)展關(guān)系構(gòu)成頂層主體動態(tài)社團(以五角星表示)，動態(tài)社團具有從誕生到死亡事件的存在時段屬性，將時間對應(yīng)到現(xiàn)實時間即動態(tài)社團存活時間，將時間對應(yīng)到存活時間戳的個數(shù)即動態(tài)社團存活步長，參與構(gòu)成動態(tài)社團的所有學(xué)者數(shù)量代表動態(tài)社團規(guī)模，以人次為單位。

(2)演化。本文基于動態(tài)社團生命周期模型所識別的生存、分裂、合并、存活、增長、收縮、穩(wěn)定、死亡8個演化事件對動態(tài)社團演化規(guī)律進行分析，其中生存與死亡事件反映動態(tài)社團存在的時段屬性，可用存活時間與存活步長表征。分裂、合并和穩(wěn)定事件反映動態(tài)社團內(nèi)組分社團數(shù)量變化情況，可用競爭指數(shù)和合作指數(shù)表征。根據(jù)競合理論，競合是指主體之間同時存在競爭和合作關(guān)系[37]。其中，競爭是指個體或組織之間的競爭會刺激對手更有效地工作，讓公平的規(guī)則變得清晰可見，最終有益于組織長期發(fā)展；合作強調(diào)整體成就會縮小對象之間的績效差異，促進對象之間開展團隊協(xié)作、信息分享和幫助行為，最終提高組織創(chuàng)新效率[38-39]。每一次分裂事件的發(fā)生均可看作一次動態(tài)社團內(nèi)部競爭，每一次合并事件均可看作一次動態(tài)社團內(nèi)部合作。競爭指數(shù)指分裂事件發(fā)生的次數(shù)，合作指數(shù)指合并事件發(fā)生的次數(shù)。

增長與收縮事件體現(xiàn)了組分社團規(guī)模變動情況，以規(guī)模增長指數(shù)、規(guī)模收縮指數(shù)兩個指標表征。增長指數(shù)是指增長事件在動態(tài)社團中發(fā)生的次數(shù)，收縮指數(shù)是指收縮事件在動態(tài)社團中發(fā)生的次數(shù)。存活事件、組分社團數(shù)量變動和組分社團規(guī)模變動都伴隨著組分社團成員變動，本文用成員穩(wěn)定性測量，反映在動態(tài)社團Δi存活步長LSi內(nèi)社團成員的穩(wěn)定程度Fi，計算方法如下：

(2)

(3)產(chǎn)出。動態(tài)社團科研產(chǎn)出包括數(shù)量、質(zhì)量與效率3個方面。基于文獻計量學(xué)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計可知，發(fā)文量可以反映動態(tài)社團科研產(chǎn)出數(shù)量，被引量可以反映動態(tài)社團科研產(chǎn)出質(zhì)量。人均發(fā)文量為動態(tài)社團內(nèi)每位參與科研人員的平均發(fā)文數(shù)量，人均被引量可以反映動態(tài)社團內(nèi)每位科研人員的平均發(fā)文被引量。與此同時，由于動態(tài)社團具有存活時間屬性，因此可用產(chǎn)出速度測量動態(tài)社團科研產(chǎn)出效率，其能夠反映動態(tài)社團中每年產(chǎn)生正式科研合作論文的數(shù)量。

1.4.2 特征指標

本文從基礎(chǔ)研究動態(tài)社團結(jié)構(gòu)、演化和產(chǎn)出3個方面提取16個動態(tài)社團特征指標，將其劃分為產(chǎn)出與速度、發(fā)展與持續(xù)性、競合與活躍性、規(guī)模與數(shù)量4類，如表1所示。其中，個體指標為度量單個動態(tài)社團的特征指標，整體指標為度量網(wǎng)絡(luò)中所有動態(tài)社團整體狀態(tài)的特征指標，相關(guān)指標識別過程見圖3。

表1 動態(tài)社團演化規(guī)律特征指標Tab.1 Characteristics of dynamic community evolution

圖3 動態(tài)社團演化特征指標識別過程Fig.3 Indentification of dynamic community evolution characteristic indicators

2 分析與討論

2.1 數(shù)據(jù)收集與整理

本文重點探討在基礎(chǔ)研究科技計劃資助下的基礎(chǔ)研究動態(tài)社團發(fā)展情況。本文從科研項目管理視角選取我國“十四五”規(guī)劃中明確規(guī)定并近年來在全國范圍內(nèi)廣泛討論的集成電路領(lǐng)域，以我國基礎(chǔ)研究資助主渠道國家自然科學(xué)基金委員會(NSFC)與國際基礎(chǔ)研究實力頂級的美國國家科學(xué)基金會(NSF)為案例進行對比分析，旨在揭示中美前沿領(lǐng)域基礎(chǔ)研究動態(tài)社團發(fā)展與科技人才發(fā)展規(guī)律。本文數(shù)據(jù)來源于Web of Science(WOS)SCI和SCI-expanded數(shù)據(jù)庫1999-2019年發(fā)表的期刊論文[40]，檢索時間為2020年11月25日，其中包含NSF和NSFC共同資助論文86篇，已在研究數(shù)據(jù)中進行去重處理。本文以集成電路為主題，最終搜索到1 924篇NSF資助論文和4 140篇NSFC資助論文，數(shù)據(jù)信息主要包括作者、期刊名稱、發(fā)表年份、被引數(shù)、文章題目、期刊卷名和頁碼等。以NSF在集成電路領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量為例，主檢索式為“主題：(Integrated Circuits)精煉依據(jù)：基金資助機構(gòu)：(NATIONAL NATURAL SCIENCE FOUNDATION OF CHINA NSFC)AND文獻類型：(ARTICLE)AND文獻類型：(ARTICLE)時間跨度：1999-2019索引：SCI-EXPANDED”，排名前10位期刊如表2所示。

表2 論文數(shù)據(jù)中排名前10位期刊Tab.2 Top ten publication

本文使用Python工具處理數(shù)據(jù)并測算指標。具體步驟如下：首先，將數(shù)據(jù)以論文發(fā)表年切片為時間序列，使用Pandas與Numpy庫[41]創(chuàng)建節(jié)點和邊列表構(gòu)建動態(tài)科研合作網(wǎng)絡(luò)；其次，采用Python NetworkX庫中的派系過濾算法[28]識別各時間戳網(wǎng)絡(luò)快照上的社團；再次，基于即時最佳法對模型相似度進行界定，采用Python編寫代碼，跨時間戳識別相似度大于閾值0.2[32]的社團構(gòu)成動態(tài)社團；最后，基于模型中各事件的邏輯界定，識別動態(tài)社團生命周期發(fā)生的事件，并依據(jù)公式計算產(chǎn)出速度、成員穩(wěn)定性等動態(tài)社團特征指標。

2.2 演化分析與討論

(1)規(guī)模與數(shù)量。本文通過整理數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在樣本期內(nèi)，中國依托NSFC從事集成電路基礎(chǔ)研究的學(xué)者有10 277人，擁有社團2 163個，動態(tài)社團1 285個；美國依托NSF從事集成電路基礎(chǔ)研究的學(xué)者有5 428人，擁有社團829個，動態(tài)社團253個。中國集成電路領(lǐng)域基礎(chǔ)研究動態(tài)社團平均規(guī)模為26.49人次，美國為19.93人次。美國NSF中穩(wěn)定動態(tài)社團占比數(shù)量為97.63%，明顯高于中國NSFC(73.35%)，說明美國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團活躍程度低于中國。可見，中國集成電路領(lǐng)域基礎(chǔ)研究人才隊伍數(shù)量呈現(xiàn)一定優(yōu)勢，這與經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)發(fā)布的我國研發(fā)人員總量連續(xù)6年穩(wěn)居世界第一的現(xiàn)狀相符[42]。以2018年統(tǒng)計數(shù)據(jù)研究中美兩國集成電路基礎(chǔ)研究投資發(fā)現(xiàn)，美國NSF對于集成電路相關(guān)學(xué)科Electrical Engineering的投入為1.2億美元[43]，而中國NSFC集成電路相關(guān)投資主要集中在信息科學(xué)四處，其對半導(dǎo)體科學(xué)、信息光學(xué)與光電子器件、激光技術(shù)與技術(shù)光學(xué)3類項目的直接投資為2.62億元[44]，說明中國NSFC在集成電路領(lǐng)域基礎(chǔ)研究項目投資力度低于美國。

(2)發(fā)展與延續(xù)性。中美基礎(chǔ)研究動態(tài)社團存活時間和存活步長發(fā)展與延續(xù)性指標統(tǒng)計如表3所示。其中，動態(tài)社團規(guī)模反映人才吸引數(shù)量，存活時間與存活步長反映動態(tài)社團自身與基金支持的延續(xù)性，成員穩(wěn)定性反映動態(tài)社團中參與科研人員隨時間變化一致性程度，產(chǎn)出速度反映動態(tài)社團每年發(fā)表的論文數(shù)量。可以發(fā)現(xiàn)，中美兩國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團規(guī)模、存活時間、存活步長和成員穩(wěn)定性4個指標相似，中國動態(tài)社團平均產(chǎn)出速度顯著高于美國。這說明，在集成電路基礎(chǔ)研究中，中國動態(tài)社團在發(fā)展延續(xù)性、基金支持成員穩(wěn)定性方面優(yōu)于美國，并在科研產(chǎn)出速度上大幅高于美國。

表3 發(fā)展與延續(xù)性指標統(tǒng)計情況Tab.3 Statistics of development and continuity indicators

動態(tài)社團演化發(fā)展延續(xù)性由誕生和死亡事件決定，中美集成電路領(lǐng)域基礎(chǔ)研究動態(tài)社團誕生與死亡事件每年的發(fā)生次數(shù)如圖4所示。本文通過分析動態(tài)社團誕生事件可以發(fā)現(xiàn)，在集成電路領(lǐng)域，美國基礎(chǔ)研究新生動態(tài)社團在2007-2009年呈增長態(tài)勢，2009-2015年趨于穩(wěn)定，2015年出現(xiàn)小幅下降，反映出美國集成電路基礎(chǔ)研究動態(tài)社團呈現(xiàn)出平穩(wěn)發(fā)展又緩慢衰退的成熟發(fā)展模式。中國基礎(chǔ)研究新生動態(tài)社團在2007-2015年持續(xù)大幅增長，2015-2017年逐漸達到峰值并呈下降趨勢。這說明，中國集成電路領(lǐng)域雖然起步較晚但發(fā)展勢頭強勁，具有較長的新生成長期，在2015年逐步放緩后達到高于美國的相對峰值水平，呈現(xiàn)出2007年以前起步、2007-2009年蓄力趕超、2009年以后逐漸反超的三階段積聚趕超特征。分析動態(tài)社團死亡事件可以發(fā)現(xiàn)，2015年以前中美具有相似的動態(tài)社團死亡事件數(shù)量，2015-2016年中國動態(tài)社團死亡事件發(fā)生數(shù)量高于美國。鑒于中國動態(tài)社團數(shù)量在集成電路領(lǐng)域約為美國的5倍，而兩者在2007-2017年動態(tài)社團死亡事件發(fā)生數(shù)量相似，可以推斷中國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團死亡率更低。

圖4 動態(tài)社團誕生、死亡事件發(fā)生次數(shù)隨時間分布Fig.4 Distribution of the number of birth and death events of dynamic communities over time

(3)競合與活躍性。中美兩國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團競爭指數(shù)和合作指數(shù)均值見表4，反映了兩國動態(tài)社團中合并與分裂事件所代表的合作與競爭行為。從中可見，在集成電路領(lǐng)域，中國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團更加活躍，與穩(wěn)定動態(tài)社團占比結(jié)果一致。由中美兩國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團增長指數(shù)、收縮指數(shù)和成員穩(wěn)定度指數(shù)均值可以發(fā)現(xiàn)，中國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團增長與收縮事件平均發(fā)生次數(shù)均大于美國。從相差幅度看，中國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團規(guī)模變動更加活躍。中美兩國動態(tài)社團規(guī)模增長平均次數(shù)均大于收縮指數(shù)，但美國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團平均增長次數(shù)與收縮次數(shù)差值大于中國，社團規(guī)模趨于增長而非波動，具有穩(wěn)定增長態(tài)勢。

表4 競合與活躍性指標均值統(tǒng)計結(jié)果Tab.4 Mean values of co-opetion and activity indexes

從集成電路領(lǐng)域動態(tài)社團演化過程看，中美前沿領(lǐng)域動態(tài)社團分別表現(xiàn)為積聚趕超模式與成熟發(fā)展模式。本文通過分析發(fā)現(xiàn)，集成電路最早誕生于美國，并在1984年Sematech計劃、1992年“信息高速公路”計劃(NII)、1990年先進技術(shù)計劃(ATP)、2000年國家納米技術(shù)計劃(NNI)等的作用下穩(wěn)居全球領(lǐng)先地位(孟祥星等，2014)。美國集成電路基礎(chǔ)研究高峰期大約出現(xiàn)在20世紀下半葉，1999-2019年美國在集成電路領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究已相對比較成熟，這一階段更注重技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。美國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團具有起步早、活躍度不高但支持力度大的特征，呈現(xiàn)出穩(wěn)步發(fā)展并緩慢衰退的特征。結(jié)合相關(guān)科技政策看，美國政策制定者更重視產(chǎn)業(yè)R&D聯(lián)盟及產(chǎn)業(yè)化布局對基礎(chǔ)研究的推動作用，由IBM、HP等大公司構(gòu)成的半導(dǎo)體制造技術(shù)R&D戰(zhàn)略聯(lián)盟(王鵬飛，2014)是20世紀80年代美國集成電路起飛的基石，配合相關(guān)產(chǎn)業(yè)性科技計劃加快集成電路領(lǐng)域跨學(xué)科研發(fā)與成果轉(zhuǎn)化，為美國集成電路技術(shù)隨后幾十年的穩(wěn)定發(fā)展提供了重要保障。中國集成電路基礎(chǔ)研究起步較晚，初期主要集中在技術(shù)引進上，20世紀90年代開啟的“863”計劃開始對集成電路基礎(chǔ)研究進行資助，但發(fā)展效果不甚理想。2000年以后，國家大力扶持集成電路發(fā)展，使之逐漸進入快速發(fā)展期(王鵬飛，2014)，樣本觀察期基本覆蓋中國集成電路領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵時期。整體來看，雖然2000年國務(wù)院發(fā)布了《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策》，但我國集成電路科研領(lǐng)域并未出現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展的社團。直至2006年，《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》的頒布，才直接帶動集成電路領(lǐng)域動態(tài)社團的穩(wěn)定發(fā)展。而且，隨著2011年國務(wù)院《進一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》等一系列相關(guān)實施細則與配套政策的頒布(朱晶等，2020)，我國集成電路領(lǐng)域發(fā)展勢頭迅猛，新生動態(tài)社團數(shù)量持續(xù)大幅增長，具有較長的新生成長期，并在2015年高于美國的相對峰值水平。因此，中國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團呈現(xiàn)出起步、蓄力趕超和逐漸反超的三階段積聚趕超模式，并具有成長期長、規(guī)模大、科研合作活躍和發(fā)展后勁足4個優(yōu)勢特征。

(4)產(chǎn)出與速度。本文進一步從數(shù)量和質(zhì)量兩個角度繪制中美兩國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團平均被引、人均被引、平均發(fā)文和人均發(fā)文隨社團誕生時間的變化情況，如圖5所示。平均被引是指動態(tài)社團內(nèi)學(xué)者發(fā)表所有論文被引數(shù)量的加總，即被引總數(shù)在本類別中各動態(tài)社團間的平均數(shù)；人均被引是指動態(tài)社團被引總數(shù)除以規(guī)模的商。由于論文被引數(shù)自身的滯后性，2017年和2018年未達到被引峰值。另外，2008年以來中國動態(tài)社團領(lǐng)域平均發(fā)文量長期高于美國，而動態(tài)社團人均發(fā)文量從2011年起高于美國。2007-2011年，中美動態(tài)社團平均被引量差距較大，但自2011年起，兩國動態(tài)社團平均被引量持平并呈持續(xù)縮小趨勢。與之相似，兩國動態(tài)社團人均被引數(shù)量差距也呈縮小態(tài)勢，至2015年才達到相似水平。然而，美國整體人才隊伍發(fā)表期刊質(zhì)量仍高于中國，中國動態(tài)社團中平均被引數(shù)與人均被引數(shù)差距的縮小主要受益于發(fā)文數(shù)量優(yōu)勢，我國基礎(chǔ)研究仍然存在產(chǎn)出質(zhì)量不高和代表性成果不足的問題。此外，美國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團平均產(chǎn)出速度約為1.12，中國約為3.23，中國在科研產(chǎn)出速度上大幅高于美國。

圖5 平均被引、人均被引隨動態(tài)社團誕生時間變化趨勢Fig.5 Average citation and per capita citation trend with the birth time of dynamic communities

從動態(tài)社團產(chǎn)出模式看，中國前沿領(lǐng)域基礎(chǔ)研究動態(tài)社團平均發(fā)文量和人均發(fā)文量持續(xù)高于美國，科研成果平均產(chǎn)出速度也顯著高于美國，但存在代表性成果較少、科研產(chǎn)出質(zhì)量低等問題，表現(xiàn)出一種以產(chǎn)量大、速度快、質(zhì)量低、成本小為特征的科研量產(chǎn)模式。在我國科技跟跑階段，科研量產(chǎn)模式與積聚趕超模式相結(jié)合雖然有利于人才隊伍培養(yǎng)和基礎(chǔ)研究資助，但欲速則不達，缺乏重大突破與代表性成果難以使我國科技水平居于世界領(lǐng)先地位，這也成為我國當前基礎(chǔ)研究管理亟需解決的關(guān)鍵問題。世界現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展史表明，當一個國家越來越接近世界前沿技術(shù)水平時，若沒有進一步的基礎(chǔ)研究重大突破作為支撐，應(yīng)用研究通常很難取得實質(zhì)性進展(孫早等，2017)。

3 結(jié)論與建議

3.1 研究結(jié)論

本研究從社團演化過程入手，基于系統(tǒng)理論、社會分層理論和競合理論，通過改進即時最優(yōu)方法與生命周期模型，提出基礎(chǔ)研究動態(tài)社團演化分析框架，從多角度量化分析基礎(chǔ)研究動態(tài)社團演化過程和特征，并以中美兩國集成電路領(lǐng)域發(fā)文數(shù)據(jù)為案例，分析兩國前沿領(lǐng)域基礎(chǔ)研究動態(tài)社團演化發(fā)展規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，美國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團演化表現(xiàn)為一種成熟發(fā)展模式，而我國基礎(chǔ)研究動態(tài)社團呈現(xiàn)出一種起步晚、蓄力趕超和逐漸反超的三階段積聚趕超模式，并具有成長期長、規(guī)模大、科研合作活躍和發(fā)展后勁足4個優(yōu)勢特征，但存在以產(chǎn)量大、速度快、質(zhì)量低、成本小為特征的科研量產(chǎn)模式問題。

3.2 理論貢獻

本研究以動態(tài)社團為切入點，為了解我國基礎(chǔ)研究科技人才發(fā)展規(guī)律提供了理論支撐，對科研管理與基礎(chǔ)研究管理理論進行補充，有助于科研人員系統(tǒng)了解我國基礎(chǔ)研究人才培養(yǎng)與科研合作情況，也有助于相關(guān)管理部門厘清我國基礎(chǔ)研究管理與科研合作現(xiàn)狀，對我國基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)型和推進前沿領(lǐng)域自主可控具有一定指導(dǎo)意義。

3.3 管理建議

在長時間的積聚趕超模式下，我國已經(jīng)初步形成了堅實的基礎(chǔ)研究資助格局與穩(wěn)定發(fā)展的科學(xué)共同體，但在實際基礎(chǔ)研究工作中，重大突破的產(chǎn)生往往是充裕資金支持加之學(xué)者好奇心的結(jié)果。因此，未來應(yīng)瞄準戰(zhàn)略前沿領(lǐng)域，加大基礎(chǔ)研究投入，優(yōu)化科研生態(tài)環(huán)境，以體制機制適宜性引導(dǎo)學(xué)者潛心科研，向科學(xué)技術(shù)廣度和深度長期進軍，促進基礎(chǔ)研究持續(xù)發(fā)展和重大突破的產(chǎn)生。

根據(jù)上述分析，本研究提出如下建議：

(1)加大科研投入，重點領(lǐng)域布局與學(xué)科覆蓋式布局相結(jié)合。重點領(lǐng)域布局即根據(jù)國家重大需求，在重點領(lǐng)域、重點學(xué)科著重規(guī)劃基礎(chǔ)研究資助項目以補齊短板。學(xué)科覆蓋式布局是指增加資助廣度，降低資助門檻，創(chuàng)造每個學(xué)者都能依據(jù)興趣潛心研究的科研生態(tài)環(huán)境。以院校單位為依托，加大試驗條件設(shè)施支持力度，提高我國基礎(chǔ)研究投入，增強學(xué)者將科研理念轉(zhuǎn)化為規(guī)范研究的能力。

(2)尊重基礎(chǔ)研究路徑不確定性，營造寬容失敗的文化氛圍，滿足深入探索的時間需求。創(chuàng)新科技評價方法，削弱科研績效評價中的成果數(shù)量導(dǎo)向性，減輕基礎(chǔ)研究科研壓力，避免學(xué)者追求短平快的成果而忽視深入研究本身的現(xiàn)象。

(3)重視基礎(chǔ)研究人才培養(yǎng)和科技人才隊伍發(fā)展。增加長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃等滾動支持優(yōu)秀創(chuàng)新團隊的資助項目，發(fā)揮創(chuàng)新團隊和科學(xué)共同體在基礎(chǔ)研究發(fā)展中的重要作用。

(4)對于集成電路等與應(yīng)用聯(lián)系較為緊密的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，應(yīng)借助市場與公司的科研力量，借鑒美國集成電路產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與國內(nèi)“大基金”理念和運作方式，盡早啟動技術(shù)轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，鼓勵高校與企業(yè)開展協(xié)同創(chuàng)新，使基礎(chǔ)研究與相關(guān)產(chǎn)業(yè)對接模式更有針對性、更具多元化，提高基礎(chǔ)研究科研成果產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化效率。

總之，基礎(chǔ)研究發(fā)展無法一蹴而就，要將穩(wěn)定投入與重點規(guī)劃相結(jié)合，尊重科學(xué)研究的客觀規(guī)律，重視基礎(chǔ)研究的可持續(xù)性，以保證我國基礎(chǔ)研究長期健康可持續(xù)發(fā)展。