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【科普系列-14】科学家合作网知多少?略介李政道科学家合作网络 精选

已有 5723 次阅读 2015-5-22 16:37 |个人分类:科普文章|系统分类:科普集锦|关键词:科学家合作网,国内有影响团队| 科学家合作网, 国内有影响团队

【科普系列-14】

科学家合作网知多少?

——略介诺奖得主李政道科学家合作网

 

“科学技术是第一生产力”,国内外重视科学家之间的广泛合作,只有这样更能够促进科学技术的发展和繁荣昌盛。世界上第一大科学家合作网络要数在世界上最大的粒子加速器是欧洲大型强子对撞机(LHC)上合作的各国科学家和工程师们。这个世界上最大型强子对撞机于2003年开始修建,工程之浩大,斥资之巨大,合作国家之多都是空前的,例如包括中国在内的有近80个国家和地区的2000多名科学家参与合作。最大型强子对撞机建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中,属于环形轨道,隧道全长26.659公里,圆环上安排数以千计的聚焦电磁元件,它们每个元件都可以看成是网络的一个节点,因此它也是环形加速器的电磁元件组成的一个庞大的规则网络。

那么,怎么样来构成和研究科学家合作网?科学家合作网中的节点是每个参与研究的科学家,如果两位科学家至少合作过一篇文章,则对应的节点之间就连边起来。如果科学家之间合作过多次,需要重要性和贡献确定每人的权重大小,也就是探索加权科学家合作网,这样才能反映不同科学家相互合作的紧密程度和成果影响大小。

1. 一般科学家合作网

首先,美国科学家牛曼(Newman)研究和得到了科学家合作网的基本统计性质,发现科学家合作网既有小世界网络的性质,又有无尺度网络或无标度网络的性质。这些特性具有普遍性,已被许多其他科学家合作网络的研究所证明。无标度网络的创始者巴拉把西(Barabási)也研究了科学家合作网的演化性质,发现从平均效果来看,合作者较少时作者之间的相互关系应该更加紧密。巴拉蒂绸Barrat等根据国外论文电子网站上统计了19951998年之间关于凝聚态方面文章,研究了相应的科学家合作网,研究发现:节点强度(简称点强或点权)的分布与度分布的情况类似,都服从幂律分布。所谓点强是表示该节点对其他节点影响的强度大小,点强的平均值与度之间关系表现为成正比的线性关系,说明点权与网络的拓扑结构之间没有相互影响,彼此是相互独立的;合作者较少的科学家之间在一起合作的机会更大一些。度较大的科学家通常是一个科研团队的核心人物,他具有与其他合作者合作发表更多的文章的趋势。有影响力的科学家会促成一个稳定的研究集体,他们的大部分文章产生于这个集体之中,科学家合作网中体现了社会网络的正(向)相关性

迄今大部分科学家合作网只考虑了科学家之间的合著关系,把合作发表文章的次数转化为权重大小。实际上,仅仅考虑合著关系还不全面,可以把科学家合作网的整个数据看作由三个不同的网络组成:作者合著网络、参考文献引用网络和致谢作者网络,因此,从思想的传播和交流以及学科领域的发展来看,最好把这三种网络综合在一起,比较地完整研究科学家合作网。这样的研究统计结果表明,一般科学家合作网的共同特点是,度分布、点强和边权分布都近似为幂律分布,并且具有小世界特性(平均路途径长度小和群聚系数大)。

2.李政道科学家合作网络

除了上述一般科学家合作网具有的共同特性外,怎么能够反映不同科学家合作网的内在规律和团队独领风骚的特色呢?在“2012中国网络科学论坛”上,我们中国原子能院网络小组发现了著名华人诺贝尔物理学奖得主李政道科学家合作网的一些新特点。论文已经发表在2013年国际杂志上。李政道和杨振宁是世界著名的美籍华裔物理学家,1957年他们一起因发现弱作用中宇称不守恒而共同荣获诺贝尔物理学奖。他们一生的科研硕果累累,博大精深,在物理学的众多领域作出了巨大贡献。

图1(a)示出李政道科学家合作网;(b)(c)分别为李政道和杨振宁的照片。


李政道说,“无论是正在从事科学或艺术事业的人,还是追求从事科学或艺术的人,都要具备创造精神和提高创造力,都要以追求真理的普遍性作为自己奋斗的目标。这样我们科学和艺术才会大有发展。”他是这么说的,也是这么做的。那么李政道及其科学家合作网有什么特点?他的科学创新能力表现在哪里?我们首次探讨和回答上述提出的问题。


从1949至1996年48年期间李政道发表的科学论文数目随年份的演化图,请见图2. 研究结果发现:李政道及其科学家合作网不仅具有一般科学家合作网的三个幂律(节点度、点强和边权)分布特性和小世界特性;而且李政道发表的科学论文数目随年份出现多个高峰现象。注意到科学家创作多峰现象具有普遍性,是迄今国内外研究科学家合作网络尚未揭示的重要现象,它也成为李政道科学家杰出的一个重要标志,区别于其他科学家的突出特色。


   图2李政道(1949至1996年)期间发表的论文数目随年份的演化图。

 

为了解释一个科学家的创造多峰现象,我们提出了一个科学家的创新能力理论模型,分别考虑了科学家及其合作者对于科学论文的贡献及其发表论文杂志的影响因子及引用次数。理论模型计算结果与实证结果完全一致。这为科学工作者及其团队的创新能力的科学评估和人才选拔提供一个参考方法。

2.国内网络科学家合作网及其影响团队

  根据李进等人在“作者科研合作网络构建及影响分析——以《复杂系统与复杂性科学》期刊为例”论文(《复杂系统与复杂性科学》,2014,11(3)86-93),他们应用社会网络分析方法研究作者科研合作网的特性。讨论了网络特性的成因,量化分析了作者科研合作的影响,结果表明:形成科研合作网是具有小世界特性和无尺度特性的非连同网络,具有较大影响力的科学家作为合作网络的中心节点,可以带动科研机构间的学术交流,促进科研工作的发展,如图3-4和表1-2所示,我们原子能科学研究院也在其中之一,排名在前五位。

图3 国内若干有影响力的科研团队网络示意图

 

 

图4  国内研究机构拓扑图

       

表1  几个子网的特性


表2 国内机构合作网络的节点信息(前20名排名)


 


 

 

 




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