侯威 楊曉武 張楠
(中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司,北京 100081)
隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展,迫切需要理解、量化和預(yù)測(cè)科學(xué)研究及其產(chǎn)生的結(jié)果,以科學(xué)地規(guī)劃和管理研究團(tuán)隊(duì)。正是在這一背景下,科學(xué)學(xué)應(yīng)運(yùn)而生??茖W(xué)學(xué)是一門研究科學(xué)整體的學(xué)科或?qū)W科門類,它以整個(gè)科學(xué)技術(shù)知識(shí)體系及其活動(dòng)為研究對(duì)象,探討科學(xué)的社會(huì)性質(zhì)、作用和發(fā)展規(guī)律以及科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)、規(guī)劃、管理和科學(xué)政策等[1-2],包括研究各類科學(xué)合作的內(nèi)在機(jī)理并建立相應(yīng)的描述模型,以理解科學(xué)研究的發(fā)展和創(chuàng)新過程[3]。因此,科學(xué)學(xué)將整個(gè)科學(xué)系統(tǒng)視為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng),對(duì)這一復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)與進(jìn)化機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)研究。作為描述和研究復(fù)雜系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和有力工具,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)[4-5]為科學(xué)學(xué)研究提供了重要的方法,其中一個(gè)重要方面就是對(duì)科研人員之間相互交叉、相互滲透合作關(guān)系的復(fù)雜性特征的研究[6-9]。
氣象觀測(cè)是指對(duì)地球大氣圈的物理、化學(xué)特征及其變化進(jìn)行長(zhǎng)期、連續(xù)、系統(tǒng)的觀察和測(cè)定,并對(duì)獲得的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和質(zhì)量控制的過程[10-11]。氣象觀測(cè)具有準(zhǔn)確性、代表性與可比較性,可為天氣預(yù)警預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測(cè)預(yù)估及氣象服務(wù)、科學(xué)研究提供高質(zhì)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)[12]。因此,氣象觀測(cè)一直處于大氣科學(xué)發(fā)展的前沿,是推動(dòng)氣象科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)和動(dòng)力[13-16]。氣象觀測(cè)是一門多領(lǐng)域交叉學(xué)科,涉及數(shù)學(xué)、物理、信息、材料、電子技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域,隨著各類先進(jìn)裝備制造和先進(jìn)信息技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,全球氣候變化背景下的氣象觀測(cè)科學(xué)研究也日趨專業(yè)化、異構(gòu)化和復(fù)雜化,氣象觀測(cè)領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)和研究方向也在不斷發(fā)展和增加[17-19]。因此,氣象觀測(cè)領(lǐng)域科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展需要不同學(xué)科背景、不同研究方向的科研人員密切合作。氣象觀測(cè)科學(xué)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng),需要利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)深入揭示氣象觀測(cè)領(lǐng)域科研合作的行為模式、機(jī)制與規(guī)則。對(duì)氣象觀測(cè)領(lǐng)域科研合作的發(fā)展與質(zhì)量進(jìn)行深入探究不僅有助于整合科研資源,提升科研人員的自主和協(xié)同創(chuàng)新能力,也是科學(xué)學(xué)的重要研究領(lǐng)域之一[20-22]。但到目前為止,還沒有針對(duì)包括氣象觀測(cè)在內(nèi)的氣象領(lǐng)域不同學(xué)科或者研究方向的定量研究。
本研究將論文合著作為分析該領(lǐng)域科學(xué)研究發(fā)展的切入點(diǎn),基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)理論構(gòu)建1973—2019年的歷年科研人員合作網(wǎng)絡(luò):采用共同作者網(wǎng)絡(luò)[23-24],描述氣象觀測(cè)領(lǐng)域科研人員之間的合作關(guān)系,分析氣象觀測(cè)領(lǐng)域科研人員合作的內(nèi)在特征和機(jī)制,以更好地促進(jìn)科研合作與交流、提升科研產(chǎn)出與科研質(zhì)量、推動(dòng)氣象觀測(cè)科學(xué)技術(shù)的突破與創(chuàng)新[25-27]。
文獻(xiàn)體現(xiàn)了科研人員之間合作關(guān)系。本研究的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源于中國(guó)現(xiàn)有的三個(gè)綜合性中文期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù):《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)》《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)》和《萬(wàn)方數(shù)據(jù)》。這三個(gè)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)是中國(guó)連續(xù)出版的大規(guī)模集成化、多功能學(xué)術(shù)期刊全文文獻(xiàn)檢索系統(tǒng),內(nèi)容覆蓋自然科學(xué)、工程技術(shù)、農(nóng)業(yè)、哲學(xué)、醫(yī)學(xué)、人文社會(huì)科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域,收錄出版國(guó)內(nèi)各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域?qū)I(yè)性期刊、綜合性期刊以及港臺(tái)核心期刊8000余種,包括創(chuàng)刊至今出版的學(xué)術(shù)期刊4600余種。
(1)論文檢索。分別在三個(gè)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)中采用中圖分類號(hào)P41,針對(duì)大氣探測(cè)(氣象觀測(cè))方向進(jìn)行文獻(xiàn)檢索,檢索時(shí)間為所有年份,期刊來源為所有期刊;將從三個(gè)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到的文獻(xiàn)信息均保存為NoteExpress格式(包含作者、年份、標(biāo)題、期刊、關(guān)鍵字、作者機(jī)構(gòu)和作者地址等關(guān)鍵信息),并導(dǎo)入NoteExpress文獻(xiàn)檢索與管理軟件。
(2)文獻(xiàn)清洗?;贜oteExpress文獻(xiàn)檢索與管理軟件,采用“作者+年份+標(biāo)題+期刊+作者機(jī)構(gòu)”的聯(lián)合關(guān)鍵詞,對(duì)所有檢索到的文獻(xiàn)信息進(jìn)行查重,將重復(fù)的文獻(xiàn)信息刪除,最終得到18638篇文獻(xiàn),時(shí)間跨度從1936—2020年。剔除2020年收錄尚不完整的文獻(xiàn)(共432篇)以及部分缺少作者信息的歷史文獻(xiàn)(429篇),共得到17777篇文獻(xiàn)(圖1),時(shí)間跨度從1973—2019年。為防止同名同姓作者的影響,進(jìn)一步提取17777篇文獻(xiàn)的作者信息和作者機(jī)構(gòu)信息,將同名同姓但不同機(jī)構(gòu)的作者加以區(qū)分,區(qū)分方法是在姓名后加數(shù)字后綴,如張某1、張某2,以此類推。
圖1 1973—2019年歷年文獻(xiàn)數(shù)Fig.1 The amount of the literatures from 1973 to 2019
本研究所要構(gòu)建和研究的是科研合作網(wǎng)的一種:共同作者網(wǎng)絡(luò),這是一個(gè)加權(quán)無向網(wǎng)絡(luò)。無向網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的連邊如果僅有一個(gè)方向可通行則稱為有向邊,如果兩個(gè)方向均可通行則稱為無向邊。若一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有的邊都無向,則稱此網(wǎng)絡(luò)為無向網(wǎng)。加權(quán)網(wǎng)絡(luò)是指節(jié)點(diǎn)間連邊有權(quán)的圖??捎浘W(wǎng)絡(luò)為為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集;,其中為網(wǎng)絡(luò)的邊集,如節(jié)點(diǎn)vi和vj之間存在連邊,則否則為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的總數(shù),也就是網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模;表示節(jié)點(diǎn)vi和vj之間所連接邊的權(quán)重,本研究中的邊權(quán)屬于相似權(quán)表示兩點(diǎn)之間無連接,表示兩點(diǎn)之間連接了一次,以此類推,邊權(quán)越大表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系越緊密。
本研究將作者作為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)[28-29],整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)之和是科學(xué)家的總數(shù);如果兩個(gè)作者共同署名發(fā)表一篇科研論文,那么這兩個(gè)科學(xué)家之間就存在合作關(guān)系,代表兩個(gè)作者的點(diǎn)之間就存在一條連邊;在本研究中不區(qū)分作者的署名順序,同一篇學(xué)術(shù)論文的多個(gè)作者的合作關(guān)系用全連接的方式表達(dá),也就是所有作者兩兩之間均存在一條連邊;若兩個(gè)作者多次共同署名發(fā)表科研論文,則把合作次數(shù),即合作發(fā)表的學(xué)術(shù)論文數(shù)目作為代表兩個(gè)作者的點(diǎn)之間邊的權(quán)重。
為了刻畫復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)全面性質(zhì),復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特征量和度量方法常被用于表示復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性和動(dòng)力學(xué)性質(zhì),包括:節(jié)點(diǎn)度、點(diǎn)權(quán)和邊權(quán),聚集系數(shù)、模塊性等[30]。
(1)節(jié)點(diǎn)度、點(diǎn)權(quán)、單位權(quán)和差異性
節(jié)點(diǎn)度也稱為連通度,節(jié)點(diǎn)vi的度是指與節(jié)點(diǎn)vi直接相連的其他節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。在共同作者網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)度就是與某個(gè)作者產(chǎn)生論文合作關(guān)系的其他作者的數(shù)量,描述了某個(gè)作者的合作范圍。在加權(quán)網(wǎng)中,節(jié)點(diǎn)vi的點(diǎn)權(quán)定義為即節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)權(quán)等于該點(diǎn)所有邊的權(quán)重之和,代表節(jié)點(diǎn)vi與其他節(jié)點(diǎn)直接相連的次數(shù),描述某個(gè)作者與其他作者的合作次數(shù)。點(diǎn)強(qiáng)度既考慮節(jié)點(diǎn)的近鄰數(shù),又考慮該節(jié)點(diǎn)和近鄰之間的權(quán)重,是該節(jié)點(diǎn)局域信息的綜合體現(xiàn)。點(diǎn)權(quán)分布P(S)與度分布P(K)的作用類似,主要是考察節(jié)點(diǎn)具有點(diǎn)權(quán)s的概率,這兩個(gè)分布結(jié)合在一起,提供加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的基本統(tǒng)計(jì)信息。節(jié)點(diǎn)vi的點(diǎn)權(quán)增量定義為,代表節(jié)點(diǎn)vi與其他節(jié)點(diǎn)超過一次直接相連的次數(shù),描述某個(gè)作者與其他作者的合作程度。
(2)網(wǎng)絡(luò)密度、聚集系數(shù)和模塊
網(wǎng)絡(luò)密度作為展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)整體特征的重要參數(shù),能夠很好地反映網(wǎng)絡(luò)的連通性。網(wǎng)絡(luò)連通性是指如果網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在一條連通鏈路,稱它們是連通的;如果網(wǎng)絡(luò)中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都是連通的,則稱網(wǎng)絡(luò)是連通的,即具有網(wǎng)絡(luò)連通性。網(wǎng)絡(luò)密度指的是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系的緊密程度,,其中n為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)目,m為網(wǎng)絡(luò)中邊的數(shù)目。在共同作者網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)密度越大則意味著越多的科研人員之間存在合作關(guān)系,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連通性越好,科研人員之間的合作越廣泛。
聚集系數(shù)是一個(gè)用來衡量一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)化程度的重要特征參數(shù)。加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)vi的聚集系數(shù)[31]可以定義為,描述網(wǎng)絡(luò)中與節(jié)點(diǎn)vi直接相鄰的節(jié)點(diǎn)間實(shí)際存在的邊數(shù)目占最大可能存在的邊數(shù)的比例,近鄰之間聯(lián)系越緊密,該節(jié)點(diǎn)的聚集系數(shù)越高。在計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的聚集系數(shù)之后,就可以得到所有度值為k的節(jié)點(diǎn)的平均聚集系數(shù)Ck和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均聚集系數(shù),其中n為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的總數(shù),也就是網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。對(duì)共同作者網(wǎng)絡(luò)而言,一個(gè)集團(tuán)或團(tuán)隊(duì)中的作者往往相互熟悉,網(wǎng)絡(luò)的聚集系數(shù)越高,與某一個(gè)作者合作過的其他兩個(gè)作者彼此也合作過的可能性越大。
現(xiàn)實(shí)世界中的許多網(wǎng)絡(luò)是由模塊結(jié)構(gòu)組成的。模塊結(jié)構(gòu)有兩個(gè)顯著特征,一是模塊內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)間高度連接,有著直接的相互作用;二是模塊與模塊之間只有少數(shù)甚至沒有連接,模塊與模塊或模塊與非模塊之間有著清晰的邊界。在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域,模塊也稱作社區(qū)或群落。2002年,Girvan等[32]給出了一種識(shí)別模塊結(jié)構(gòu)的新算法(GN算法),其基本劃分算法如下:①計(jì)算復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中每一條邊的邊介數(shù)[33-34];②找到介數(shù)最高的邊并將它從網(wǎng)絡(luò)中移除;③重復(fù)步驟①和②,直到每個(gè)節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)模塊為止。GN算法有很高的準(zhǔn)確度,但其算法復(fù)雜度比其他算法的時(shí)間復(fù)雜度更高。因此,該方法適用于對(duì)中等規(guī)模的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模塊劃分。在共同作者網(wǎng)絡(luò)中,不同的模塊代表不同的科研團(tuán)隊(duì);不同的模塊之間的連邊代表了不同的科研團(tuán)隊(duì)之間存在合作關(guān)系,這些模塊成為連通模塊。
1973—2019年共同作者網(wǎng)絡(luò)的聚集系數(shù)在增大(圖2a),表明網(wǎng)絡(luò)的集團(tuán)化或者模塊化程度在增加,網(wǎng)絡(luò)密度在1993年之前總體是增大的,之后持續(xù)減小,但歷年共同作者網(wǎng)絡(luò)密度的最大值僅有0.011,表明網(wǎng)絡(luò)的連通性不夠好。1973—2019年共同作者網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)持續(xù)增加(圖2b),網(wǎng)絡(luò)中模塊的數(shù)量也是增加的,但在2003年之前沒有出現(xiàn)過連通模塊,歷年網(wǎng)絡(luò)連通模塊數(shù)的最大值為17(2017年),即47年中最大規(guī)模團(tuán)隊(duì)合作涉及17個(gè)科研團(tuán)隊(duì);歷年連通模塊數(shù)占所有模塊數(shù)的最高比例僅有2.3%(2017年),其余年份均不超過1%。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大,網(wǎng)絡(luò)中孤立點(diǎn)數(shù)量也是增加的(圖2c),雖然從2012年開始增速加快,但歷年孤立點(diǎn)的總數(shù)遠(yuǎn)小于非孤立點(diǎn);歷年孤立點(diǎn)數(shù)量占所有節(jié)點(diǎn)數(shù)量的百分比也在持續(xù)下降,但從2012年開始整體保持平穩(wěn)。
圖2 1973—2019年共同作者網(wǎng)的整體特征Fig.2 The overall characteristics of the co-author network from 1973 to 2019
1973—2019年氣象觀測(cè)領(lǐng)域科研人員的數(shù)量在持續(xù)增加(圖2),共同作者網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷增大,絕大部分科研人員開始由“單打獨(dú)斗”的研究形式逐漸轉(zhuǎn)為以組成科研團(tuán)隊(duì)的形式開展研究,合作范圍也在逐漸擴(kuò)大,科研團(tuán)隊(duì)的數(shù)量也在明顯增加,但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的進(jìn)一步持續(xù)增大,加入該領(lǐng)域科研人員及其所組成團(tuán)隊(duì)數(shù)量的增多,科研人員之間的合作范圍并沒有顯著增強(qiáng)。各年的共同作者網(wǎng)由若干個(gè)相互獨(dú)立的模塊組成,同一模塊中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間至少存在一條連通路線,但絕大部分模塊之間沒有連線。這表明,雖然大部分科研人員選擇相互合作而組成相當(dāng)數(shù)量的科研團(tuán)隊(duì),但這種合作關(guān)系大都以團(tuán)隊(duì)內(nèi)部合作為主,團(tuán)隊(duì)之間合作相對(duì)較少。2019年共同作者網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很好地展示了氣象觀測(cè)領(lǐng)域科學(xué)家合作共同作者網(wǎng)絡(luò)的上述特征(圖3),其他年份共同作者網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與此類似(圖略)。由此可見,研究對(duì)象是一個(gè)高度不連通網(wǎng)絡(luò),這一特征決定了很難分析通常意義下整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)特性(如計(jì)算網(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)度、聚類系數(shù)等網(wǎng)絡(luò)特征量),也很難說明其現(xiàn)實(shí)意義。所以,結(jié)合研究對(duì)象的實(shí)際特點(diǎn),本研究進(jìn)一步分析網(wǎng)絡(luò)的模塊化即科研團(tuán)隊(duì)的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)特征。
圖3 2019年共同作者網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱DFig.3 The topological diagram of co-author network structure in 2019
在共同作者網(wǎng)絡(luò)中存在節(jié)點(diǎn)之間具有相對(duì)較強(qiáng)的、直接的、緊密的連接的模塊,這些模塊的規(guī)模一般相對(duì)較小并具有“高內(nèi)聚、低耦合”的基礎(chǔ)特征,是組成更大規(guī)模模塊或連通模塊的基礎(chǔ)。如圖4所示,可將共同作者網(wǎng)因合作而形成的所有模塊分為兩大類[35]:A類模塊為孤立點(diǎn)或全連接模塊,即獨(dú)撰論文的孤立作者和模塊內(nèi)的任意兩個(gè)作者之間都有合作的全連接模塊,代表內(nèi)部合作型科研團(tuán)隊(duì);B類模塊為非全連接模塊,即模塊內(nèi)的任意兩個(gè)作者或任意兩個(gè)A類模塊之間的合作并不是完全確定的,從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看來任意兩個(gè)作者間總存在連通的合作途徑(連通鏈路),代表開放合作型科研團(tuán)隊(duì)。B類模塊是由一些A類模塊中的活躍作者,與其他A類模塊中的活躍作者之間建立起聯(lián)系而形成的連通模塊。A類模塊和B類模塊的區(qū)分十分有利于研究并建立共同作者演化的數(shù)學(xué)模型及仿真,深入揭示科學(xué)合作研究的形成和演變過程及其學(xué)科、地域、部門等現(xiàn)實(shí)特征。事實(shí)上,在更多研究領(lǐng)域、更大空間范圍和更長(zhǎng)時(shí)間尺度的背景下,不同A類模塊之間的合作最終會(huì)形成具有十分復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的科學(xué)家合作網(wǎng),所以B類模塊的形成和演變過程更能體現(xiàn)科研工作者之間合作關(guān)系隨時(shí)間的演變過程[36-37]。模塊中的節(jié)點(diǎn)數(shù)、邊權(quán)數(shù)分別代表了團(tuán)隊(duì)的人數(shù)規(guī)模、合作次數(shù),節(jié)點(diǎn)的度、點(diǎn)權(quán)代表科研人員的合作范圍及其與其他人員之間的合作次數(shù),邊的邊權(quán)則代表了兩個(gè)科研人員之間的合作次數(shù)。
圖4 兩類模塊類型示意圖(藍(lán)色:A類模塊;紅色:B類模塊)Fig.4 Schematic diagram of two types of modules (blue:type A module;red: type B module)
1973—2019年,共存在11122個(gè)A類模塊,模塊總節(jié)點(diǎn)數(shù)為25675,總邊權(quán)數(shù)為29547。平均每個(gè)模塊中有2.3個(gè)節(jié)點(diǎn)、邊權(quán)數(shù)為2.7;模塊的最少節(jié)點(diǎn)數(shù)為1,最少邊權(quán)數(shù)為0并且歷年都有出現(xiàn),最多節(jié)點(diǎn)數(shù)為14,最大邊權(quán)數(shù)為91(2000年)。節(jié)點(diǎn)的度平均值為1.12,度最大值為13(2000年),平均點(diǎn)權(quán)為1.15,最大點(diǎn)權(quán)為21(2017年),度最小值和最小點(diǎn)權(quán)均為0,且歷年都有出現(xiàn),邊權(quán)離散度的平均值為0.515、最大值為1(占所有存在連邊節(jié)點(diǎn)數(shù)的24.3%)、最小值為0.077。節(jié)點(diǎn)的單位權(quán)為1.03,最大邊權(quán)為5(2015年和2017年),最小邊權(quán)為1,且歷年都有出現(xiàn)。
1973—2019年,共存在1351個(gè)B類模塊,模塊的總節(jié)點(diǎn)數(shù)為14793,總邊權(quán)數(shù)為38105。平均每個(gè)模塊有10.9個(gè)節(jié)點(diǎn)、邊權(quán)數(shù)為28.2;模塊的最少節(jié)點(diǎn)數(shù)和最少邊權(quán)數(shù)均為4并且歷年都有出現(xiàn),最多節(jié)點(diǎn)數(shù)為113(2018年),最大邊權(quán)數(shù)為563(2017年)。節(jié)點(diǎn)的度平均值為2.34,度最大值為36(2015年和2017年),平均點(diǎn)權(quán)為2.58,最大點(diǎn)權(quán)為56(2017年),度最小值和最小點(diǎn)權(quán)均為1且從1980年開始?xì)v年都有出現(xiàn),邊權(quán)離散度的平均值為0.297、最大值為1(占所有節(jié)點(diǎn)數(shù)的3.5%)、最小值為0.028。節(jié)點(diǎn)的單位權(quán)為1.1,最大邊權(quán)為6(2010年),最小邊權(quán)數(shù)為1且從1980年開始?xì)v年都有出現(xiàn)。
綜上所述,1973—2019年,內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)的數(shù)量及其總?cè)藬?shù)規(guī)模要遠(yuǎn)多于開放合作型團(tuán)隊(duì),但總合作次數(shù)卻遠(yuǎn)小于開放合作型團(tuán)隊(duì),開放合作型團(tuán)隊(duì)擁有更大、更靈活的發(fā)展空間。開放合作型團(tuán)隊(duì)已經(jīng)形成了數(shù)百人規(guī)模的超大團(tuán)隊(duì)且其最小人數(shù)規(guī)模已超過絕大部分內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)。內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)人數(shù)規(guī)模、合作次數(shù)的平均值、最大值和最小值也都遠(yuǎn)小于開放合作型團(tuán)隊(duì),同時(shí)單個(gè)開放合作型團(tuán)隊(duì)中人數(shù)規(guī)模、合作次數(shù)的值域范圍都遠(yuǎn)大于內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)。開放合作型團(tuán)隊(duì)中科研人員的平均合作范圍和合作次數(shù)高于內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì),最大合作范圍和合作次數(shù)也遠(yuǎn)超內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì),兩種類型團(tuán)隊(duì)中兩個(gè)科研之間的最小合作范圍無明顯差異,并且開放合作型團(tuán)隊(duì)中人員之間的合作程度更為均衡,很少出現(xiàn)科研人員A與科研人員B之間的合作,在科研人員A全部合作關(guān)系中占主導(dǎo)地位的情況。兩種類型團(tuán)隊(duì)中兩個(gè)科研人員之間的最小合作次數(shù)相同,且平均合作次數(shù)和最大合作次數(shù)差異不大。
圖5 不同節(jié)點(diǎn)數(shù)和不同邊權(quán)數(shù)A類模塊(a,c)和B類模塊(b,d)數(shù)量的概率分布Fig.5 The probability distribution of type A modules (a,c) and type B modules (b,d) with different node numbers and edge weights
不同節(jié)點(diǎn)數(shù)開放合作型團(tuán)隊(duì)數(shù)量呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布(圖5b),即,模塊數(shù)量隨其包含節(jié)點(diǎn)數(shù)的增多而先增加后減少,節(jié)點(diǎn)數(shù)為6的模塊數(shù)量最多(14.9%),其中節(jié)點(diǎn)數(shù)為4~7的模塊數(shù)量占比50.9%且彼此差異不大;有49.0%的模塊內(nèi)部存在邊權(quán)數(shù)大于1的邊,表明接近半數(shù)開放合作型團(tuán)隊(duì)中作者之間存在多次合作。不同邊權(quán)數(shù)開放合作型團(tuán)隊(duì)的數(shù)量整體同樣分為上下兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分(圖5d1),其中上半部分滿足指數(shù)分布,下半部分滿足正態(tài)分布(圖5d2)。下半部分對(duì)應(yīng)邊權(quán)數(shù)的值域范圍相對(duì)較小),并且數(shù)量呈正態(tài)分布的模塊總體較少(占所有B類模塊數(shù)量的8.73%)。對(duì)于圖5d2中呈正態(tài)分布的模塊,如圖6a所示,其邊權(quán)數(shù)越大,所包含節(jié)點(diǎn)數(shù)的值域范圍也越大,產(chǎn)生相同邊權(quán)數(shù)的模塊可以在較少節(jié)點(diǎn)數(shù)和較多節(jié)點(diǎn)數(shù)兩種情況之間可以平滑過渡,邊權(quán)數(shù)越大的模塊可供選擇的范圍也越大;而呈指數(shù)分布的模塊(圖5d1)則沒有這一現(xiàn)象,能產(chǎn)生相同邊權(quán)數(shù)模塊的節(jié)點(diǎn)數(shù)的值域范圍都非常狹窄(圖6b)。B類模塊中不同節(jié)點(diǎn)數(shù)和邊權(quán)數(shù)的分布特征差異明顯,說明B類模塊中節(jié)點(diǎn)數(shù)和邊權(quán)數(shù)之間的關(guān)系并不確定,開放合作型團(tuán)隊(duì)內(nèi)的合作機(jī)制比內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)復(fù)雜。
圖6 圖5d2中呈正態(tài)分布的模塊中節(jié)點(diǎn)數(shù)與邊權(quán)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.6 The corresponding relationship between the number of nodes and the value of edge weights in the module with normal distribution in Fig.5d2
按本研究的定義,A類模塊代表孤立點(diǎn)或全連接模塊,模塊具有均勻的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。A類模塊可分為兩類,第一類是不存在邊權(quán)大于1的模塊(孤立點(diǎn)),模塊中的節(jié)點(diǎn)之間擁有“平等”的度關(guān)系,節(jié)點(diǎn)的度值加1即為節(jié)點(diǎn)所在模塊的節(jié)點(diǎn)數(shù),并且模塊中不同節(jié)點(diǎn)之間形成的連邊不存在時(shí)間上的先后順序,即團(tuán)隊(duì)中的科研人員之間只會(huì)合作一次,不同科研人員的合作時(shí)間是一樣的;第二類是極少數(shù)存在部分節(jié)點(diǎn)具有邊權(quán)大于1的邊,其節(jié)點(diǎn)的度值和其所在模塊的節(jié)點(diǎn)數(shù)無確定性關(guān)系,模塊中不同節(jié)點(diǎn)之間形成的連邊存在時(shí)間上的先后順序。擬合置信度取0.95,A類模塊的度(圖7a)和邊權(quán)(圖7c)均服從正態(tài)分布;由于A類模塊中具有邊權(quán)大于1的邊的節(jié)點(diǎn)數(shù)相對(duì)于總節(jié)點(diǎn)數(shù)而言非常稀少,因此依然可以認(rèn)為模塊中節(jié)點(diǎn)的度值與其所在模塊的節(jié)點(diǎn)數(shù)成正比,內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)節(jié)點(diǎn)的度分布是由不同規(guī)模團(tuán)隊(duì)數(shù)量的分布直接導(dǎo)致的。A類模塊的點(diǎn)權(quán)增量服從指數(shù)分布(圖7e),只有少數(shù)團(tuán)隊(duì)中的部分科研人員會(huì)和團(tuán)隊(duì)中其他人員先后多次合作。
圖7 A類模塊(紅色)和B類模塊(黑色)的度分布(a,b)、邊權(quán)分布(c,d)和點(diǎn)權(quán)增量分布(e,f)Fig.7 The distribution of degree (a,b),edge weight (c,d) and increment of node weight (e,f) of type A modules (red)and type B modules (black)
B類模塊的度分布(圖7b)服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。對(duì)數(shù)正態(tài)分布是某些因素起了突出作用但是未起到左右全局的結(jié)果[38]。合作網(wǎng)絡(luò)的演化動(dòng)力學(xué)分為隨機(jī)選擇和優(yōu)先選擇,當(dāng)節(jié)點(diǎn)以概率p隨機(jī)選擇與其他節(jié)點(diǎn)相連,而以概率選擇與度值較高的節(jié)點(diǎn)相連,此時(shí)網(wǎng)絡(luò)的度分布就會(huì)呈現(xiàn)漂移冪律分布[39-43]。研究[44]表明,如果一個(gè)模塊中包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)為k(圖5b),不管N為常量還是滿足(對(duì)數(shù))正態(tài)分布、冪律分布或指數(shù)分布,模塊中節(jié)點(diǎn)的度分布在各種p參數(shù)下都遵從漂移冪律分布。按本研究的定義,一個(gè)B類模塊是由多個(gè)在不同時(shí)間形成的A類模塊所組成的,即B類模塊中不同節(jié)點(diǎn)之間形成的連邊存在時(shí)間上的先后順序,也就是一個(gè)開放合作型團(tuán)隊(duì)中不同科研人員的加入時(shí)間是不一樣的。圖7b可以認(rèn)為一種“去頭冪律分布”[45];其中對(duì)應(yīng)于完全擇優(yōu)法則,也就是科研人員只和其他具有廣泛合作關(guān)系的科研人員進(jìn)行合作,并且?guī)缀醪慌c合作范圍(度值)比自己低的科研人員合作;當(dāng)
滿足漂移冪律分布,說明開放合作型團(tuán)隊(duì)滿足隨機(jī)-擇優(yōu)混合法則,即科研人員以概率p隨機(jī)選擇合作對(duì)象,以概率選擇那些合作范圍較大的科研人員作為合作對(duì)象。這說明開放合作型團(tuán)隊(duì)的形成具有兩種機(jī)制,第一種機(jī)制是完全擇優(yōu)法則;第二種機(jī)制是隨機(jī)-擇優(yōu)混合法則,第二種機(jī)制起了突出作用但是沒有影響全局(占所有節(jié)點(diǎn)數(shù)的81.6%)。開放合作型團(tuán)隊(duì)的邊權(quán)(圖7d)也服從漂移冪律分布,同樣滿足上述機(jī)制。因此可以認(rèn)為B類模塊的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有自相似性,即所有B類模塊與部分B類模塊、或者單個(gè)B類模塊與其局部之間(整體和部分)、規(guī)模較小的模塊與規(guī)模較大的模塊之間(部分與部分)呈現(xiàn)某種相似性,將開放合作型團(tuán)隊(duì)的規(guī)模視為尺度,則可以認(rèn)為開放合作型團(tuán)隊(duì)所有尺度上都具有自相似的性質(zhì),開放合作型團(tuán)隊(duì)構(gòu)成的合作網(wǎng)絡(luò)具有無標(biāo)度性質(zhì)。點(diǎn)權(quán)增量(圖7f)服從指數(shù)分布,點(diǎn)權(quán)增量和邊權(quán)越大,滿足要求的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量就越少,說明少數(shù)科研人員與其他人員之間存在多次合作,合作程度較深,多數(shù)科研人員與其他人員之間只存在一次合作關(guān)系。
圖8 A類模塊(a)和B類模塊(b)中節(jié)點(diǎn)邊權(quán)離散程度隨節(jié)點(diǎn)度的變化Fig.8 The variation of node edge weight dispersion with node degree and the probability distribution of node edge weight dispersion in type A modules (a) and type B modules (b)
圖9 A類模塊(a)和B類模塊(b)中不同度值節(jié)點(diǎn)至少存在一條邊權(quán)大于1的邊的出現(xiàn)概率Fig.9 The probability of multiple connections between nodes with different degrees and other nodes in type A modules (a) and type B modules (b)
圖10 A類模塊(a)和B類模塊(b)中不同度值節(jié)點(diǎn)間的邊權(quán)Fig.10 The edge weights between nodes with different degree values in type A modules (a) and type B modules (b)
B類模塊中(圖9b),隨著節(jié)點(diǎn)度值的增大,其點(diǎn)權(quán)增量不為零的概率也隨之增大,即度值越大的節(jié)點(diǎn),其存在邊權(quán)大于1的邊的可能性就越大,說明開放合作型團(tuán)隊(duì)中合作范圍越大的人員,越少出現(xiàn)只與每個(gè)合作人員只合作一次的情況,這也證明開放合作型團(tuán)隊(duì)中擇優(yōu)機(jī)制的存在,合作范圍大的人員會(huì)成為其他人員優(yōu)先選擇的再次合作對(duì)象。B類模塊中較大的邊權(quán)同樣沒有出現(xiàn)在兩個(gè)度值很大的節(jié)點(diǎn)之間(圖10b),而是頻繁出現(xiàn)在度值相對(duì)較?。ú怀^15)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間,尤其是當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)度值差異不大時(shí),而且度值相對(duì)較小的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都存在不同權(quán)重的連邊;說明在開放合作型團(tuán)隊(duì)中,兩個(gè)具有中等及以下合作范圍的人員之間都會(huì)進(jìn)行合作且傾向于多次合作,當(dāng)二者的合作范圍大致對(duì)等時(shí)更是如此。同時(shí),如圖9b所示,對(duì)于度值大于25的節(jié)點(diǎn),其存在邊權(quán)大于1的邊的概率整體上反而降低,說明當(dāng)人員的合作范圍很大時(shí),其被優(yōu)先選擇作為再次合作對(duì)象的概率卻在變小,和所有合作人員只合作一次的情況在增加,表明開放合作型團(tuán)隊(duì)中的“擇優(yōu)”選擇也是有條件,這一點(diǎn)在圖10b中也有體現(xiàn),當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的度值大于15時(shí),其與其他度值的節(jié)點(diǎn)間較少出現(xiàn)較大邊權(quán),或者與其他度值的節(jié)點(diǎn)間連接變得稀疏;而當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的度值大于25時(shí),不僅與其他度值的節(jié)點(diǎn)間連接變得稀疏,連邊也很少出現(xiàn)較大邊權(quán)。
本研究基于《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)》《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)》和《萬(wàn)方數(shù)據(jù)》三個(gè)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)中1973—2019年氣象觀測(cè)領(lǐng)域共17777篇文獻(xiàn)的作者信息,采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論和方法,將作者作為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)、兩個(gè)作者共同署名發(fā)表一篇科研論文代表兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間就存在一條連邊、由節(jié)點(diǎn)組成的模塊代表科研團(tuán)隊(duì),逐年構(gòu)建了1973—2019年反映該領(lǐng)域科研人員之間合作的加權(quán)無向共同作者網(wǎng)絡(luò),并對(duì)這一網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)度、點(diǎn)權(quán)和邊權(quán)、聚集系數(shù)、模塊性等網(wǎng)絡(luò)特征量進(jìn)行了分析,其中模塊中的節(jié)點(diǎn)數(shù)、邊權(quán)數(shù)分別代表了團(tuán)隊(duì)的人數(shù)規(guī)模、合作次數(shù),節(jié)點(diǎn)的度、點(diǎn)權(quán)代表了科研人員的合作范圍及其與其他人員之間的合作次數(shù),邊的邊權(quán)則代表兩個(gè)科研人員之間的合作次數(shù)。結(jié)果表明:
1)氣象觀測(cè)領(lǐng)域科研人員合作的共同作者網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)高度不連通網(wǎng)絡(luò):隨著科研人員數(shù)量的持續(xù)增加,科研團(tuán)隊(duì)的數(shù)量也在明顯增加;絕大部分科研人員以組成科研團(tuán)隊(duì)的形式開展研究,且以團(tuán)隊(duì)內(nèi)部合作為主,團(tuán)隊(duì)間的合作較少;也就是單個(gè)科研人員更傾向于和其他固定的科研人員合作而不參與其他團(tuán)隊(duì)的研究,或者具有“交叉學(xué)科”研究能力的科研人員數(shù)量稀少。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中模塊“高內(nèi)聚、低耦合”的基礎(chǔ)特征,將科研團(tuán)隊(duì)分為內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)和開放合作型團(tuán)隊(duì)兩種類型;對(duì)于內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì),僅有一人的團(tuán)隊(duì)數(shù)量最多,絕大部分團(tuán)隊(duì)包含1~4個(gè)人員,僅有極少數(shù)內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)中的部分作者會(huì)合作發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文,說明有相當(dāng)數(shù)量的科研人員不選擇合作的方式,即使合作也僅限于少數(shù)人之間,合作多次則十分罕見;對(duì)于開放合作型團(tuán)隊(duì),包含6人的團(tuán)隊(duì)數(shù)量最多,超過半數(shù)的團(tuán)隊(duì)由4~7人組成,接近半數(shù)開放合作型團(tuán)隊(duì)中的部分作者之間存在多次合作,說明這種類型團(tuán)隊(duì)中的部分科研人員具有較強(qiáng)的科研能力,能夠保持較好的持續(xù)性合作。
2)內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)的數(shù)量及其總?cè)藬?shù)規(guī)模要遠(yuǎn)多于開放合作型團(tuán)隊(duì),但總合作次數(shù)卻遠(yuǎn)小于開放合作型團(tuán)隊(duì),內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)人數(shù)規(guī)模、合作次數(shù)也都遠(yuǎn)小于開放合作型團(tuán)隊(duì),開放合作型團(tuán)隊(duì)中科研人員合作范圍和合作次數(shù)高于內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì),并且開放合作型團(tuán)隊(duì)中人員之間的合作程度更為均衡;整體而言,開放合作型團(tuán)隊(duì)的合作效率要高于內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)??傮w上,兩類團(tuán)隊(duì)中多數(shù)科研人員與其他人員之間只存在一次合作關(guān)系;內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)中合作范圍越大的人員,越多出現(xiàn)與每個(gè)合作人員只合作一次的情況,較小規(guī)模內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)中的人員之間傾向于多次合作;而開放合作型團(tuán)隊(duì)中合作范圍越大的人員,越少出現(xiàn)只與每個(gè)合作人員只合作一次的情況,兩個(gè)具有中等及以下合作范圍的人員之間都會(huì)進(jìn)行合作且傾向于多次合作,尤其是當(dāng)兩個(gè)人員的合作范圍大致對(duì)等時(shí);說明內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)中核心骨干在科研人員間的“粘連”作用不如開放合作型團(tuán)隊(duì)。總體而言,開放合作型團(tuán)隊(duì)中人員的合作程度要優(yōu)于內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)。
3)不同人數(shù)的內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)的數(shù)量呈漂移冪律分布;當(dāng)團(tuán)隊(duì)中所有作者都只有一次合作時(shí),不同合作次數(shù)內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)的數(shù)量滿足指數(shù)分布,否則不同合作次數(shù)內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)的數(shù)量滿足冪律分布。不同人數(shù)的開放合作型團(tuán)隊(duì)的數(shù)量呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布;當(dāng)只能由值域范圍非常狹窄的團(tuán)隊(duì)人數(shù)產(chǎn)生相同的合作次數(shù)時(shí),不同合作次數(shù)開放合作型團(tuán)隊(duì)的數(shù)量滿足指數(shù)分布,否則呈正態(tài)分布。
4)開放合作型團(tuán)隊(duì)的合作具有兩種機(jī)制,第一種機(jī)制是完全擇優(yōu)法則;第二種機(jī)制是隨機(jī)-擇優(yōu)混合法則,第二種機(jī)制起了突出作用但是沒有影響全局,而且開放合作型團(tuán)隊(duì)中的“擇優(yōu)”選擇也是有條件,當(dāng)人員的合作范圍很大時(shí),其被優(yōu)先選擇作為再次合作對(duì)象的概率卻在變?。粚㈤_放合作型團(tuán)隊(duì)的規(guī)模視為尺度,可以認(rèn)為開放合作型團(tuán)隊(duì)所有尺度上都具有自相似的性質(zhì),開放合作型團(tuán)隊(duì)構(gòu)成的合作網(wǎng)絡(luò)具有無標(biāo)度性質(zhì);而內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)的合作機(jī)制主要取決于團(tuán)隊(duì)的規(guī)模。
考慮到復(fù)雜系統(tǒng)往往是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)過程,在得到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性特征的基礎(chǔ)上,仍然需要采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論建立該領(lǐng)域共同作者網(wǎng)絡(luò)的演化模型,分析該演化模型的拓?fù)浣y(tǒng)計(jì)特性,以及在該演化模型上合作機(jī)制的動(dòng)力學(xué)行為。限于篇幅,本研究主要關(guān)注氣象領(lǐng)域科研人員合作共同作者網(wǎng)絡(luò)的實(shí)證分析,但在基于網(wǎng)絡(luò)特征量對(duì)氣象觀測(cè)領(lǐng)域共同作者網(wǎng)的拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行研究過程中,一些拓?fù)湫再|(zhì)的產(chǎn)生機(jī)制也同樣值得關(guān)注,例如:
1)不同人數(shù)的開放合作型團(tuán)隊(duì)的數(shù)量呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布,對(duì)數(shù)正態(tài)分布[38,46]常用于擬合人口數(shù)量增長(zhǎng)、財(cái)富增長(zhǎng)、生物組織生長(zhǎng)等增長(zhǎng)率獨(dú)立隨機(jī)且與當(dāng)前規(guī)模無關(guān)的過程[47],而不同規(guī)模開放合作型團(tuán)隊(duì)數(shù)量的增長(zhǎng)率與團(tuán)隊(duì)數(shù)量是相互獨(dú)立的,這可能意味著不同規(guī)模開放合作型團(tuán)隊(duì)數(shù)量的變化可以用幾何布朗運(yùn)動(dòng)進(jìn)行解釋[47]。不同人數(shù)的內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)的數(shù)量呈指數(shù)分布,內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)中節(jié)點(diǎn)的度分布呈正態(tài)分布,后者可以由前者轉(zhuǎn)換得到;研究表明,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量足夠多的時(shí)候,隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的度分布符合正態(tài)分布[48],而科研人員之間的合作不可能是隨機(jī)行為,同時(shí),一般認(rèn)為如果一個(gè)事件受到許多微小又相互獨(dú)立的隨機(jī)因素的影響,但其中任何一個(gè)因素都不起決定性作用,則可認(rèn)為該事件服從正態(tài)分布[38],所以除了相互之間的熟悉程度,構(gòu)成內(nèi)部合作型團(tuán)隊(duì)的科研人員之間的合作關(guān)系受其他何種因素的影響值得進(jìn)一步研究。
3)網(wǎng)絡(luò)中模塊的數(shù)量隨時(shí)間是增加的,但在2003年之前沒有出現(xiàn)過連通模塊,歷年網(wǎng)絡(luò)連通模塊數(shù)的最大值為17(2017年),而最大連通模塊代表科研團(tuán)隊(duì)之間的合作,是科研合作最高級(jí)形態(tài),對(duì)其形成和演變機(jī)制及其演變過程中內(nèi)部拓?fù)湫再|(zhì)隨時(shí)間的變化進(jìn)行研究,更有利于揭示氣象觀測(cè)領(lǐng)域科研合作潛在的共性特征和異質(zhì)性變化。
Advances in Meteorological Science and Technology2022年5期