研究前沿热度指数是衡量研究前沿活跃程度的综合评估指标。

由于研究前沿本身是由一组高被引的核心论文和一组共同引用核心论文的施引论文共同组成的，因此，在研究前沿热度指数的设计中，重点考虑了构成研究前沿的科技论文的产出规模和影响力，并分别采用贡献度和影响度两个指标来表征，其底层是构成研究前沿的核心论文数和施引论文数。本书构建的研究前沿热度指数三级指标体系见图1。

 图1 研究前沿热度指数三级指标体系

（1）研究前沿热度指数的测度对象可以是国家、机构、实验室、团队以及科学家个人等。研究前沿热度指数分析，从微观到宏观，又可以分为特定研究前沿分析、特定领域分析和十领域综合分析。本书重点从国家角度评估各国的科技创新活跃程度，并从十领域综合层面、特定领域层面和特定研究前沿层面进行对比分析。国家研究前沿热度指数三级指标体系及各级指标计算方法如下。

一级指标：国家研究前沿热度指数

国家研究前沿热度指数是对研究前沿有贡献国家的核心论文和施引论文产出规模和影响力的综合评估指标，具体计算方法为

国家研究前沿热度指数= 国家贡献度＋国家影响度

二级指标包括两个指标：国家贡献度和国家影响度

国家贡献度是一个国家对研究前沿贡献的论文数量的相对份额，包括国家参与发表的核心论文占前沿中所有核心论文的份额，以及施引论文占前沿中所有施引论文的份额，具体计算方法为

国家贡献度= 国家核心论文份额＋国家施引论文份额

国家影响度是一个国家对研究前沿贡献的论文被引频次的相对份额，包括国家参与发表的核心论文的被引频次占前沿中所有核心论文的被引频次的份额，以及施引论文的被引频次占前沿中所有施引论文被引频次的份额，具体计算方法为

国家影响度= 国家核心论文被引频次份额＋国家施引论文被引频次份额

三级指标：国家核心论文份额、国家施引论文份额、国家核心论文被引频次份额和国家施引论文被引频次份额，具体计算方法为

国家核心论文份额= 国家核心论文数/前沿核心论文总数

国家施引论文份额= 国家施引论文数/前沿施引论文总数

国家核心论文被引频次份额= 国家核心论文被引频次/ 前沿核心论文被引频次

国家施引论文被引频次份额= 国家施引论文被引频次/ 前沿施引论文被引频次

（2）国家研究前沿热度指数分析从特定研究前沿、特定领域到十领域综合层层递进，分析方法如下。

①特定研究前沿分析：对于一个研究前沿，根据国家研究前沿热度指数三级指标体系及各级指标计算方法，分别计算出所有参与国家的研究前沿热度指数，并进行排名和对比分析。

②特定领域分析：对于一个研究领域，分别对所有参与国家在领域内所有研究前沿的国家研究前沿热度指数得分进行加和，得到各国在特定领域的国家研究前沿热度指数，并进行排名和对比分析。

③十领域综合分析：对于由10 个领域的143 个研究前沿构成的整体，分别对所有参与国家在各个领域的国家研究前沿热度指数得分进行加和，得到各国在十领域综合层面的国家研究前沿热度指数，并进行排名和对比分析。

最终推出各国在2017 年遴选出的143 个研究前沿中的研究前沿热度指数得分和排名，并从十领域综合到特定领域、特定研究前沿进行宏观对比和具体分析，揭示各国领先研究前沿的领域结构特征，分析各国特定领域和特定研究前沿的活跃程度，从而发现各国研究活力来源。

图2　十领域综合层面的Top20 国家研究前沿热度指数得分情况

表1　十领域综合层面的Top20 国家研究前沿热度指数得分及排名

国家研究前沿热度指数由国家贡献度和国家影响度组成，从表12.1 可以看出三个指标前8 名的国家完全重合，且位次完全一致。第9～20 名的国家三个指标也基本重合，只是位次略有不同。

美、德领先研究前沿十领域相对均衡，中、英部分领域突出

美国在10 个领域中，除了化学与材料科学领域和数学、计算机科学与工程领域，8 个领域的研究前沿热度指数得分均排名第1。中国则在化学与材料科学领域和数学、计算机科学与工程领域这两个领域排名第1。中国在农业、植物学和动物学领域，生态与环境科学领域，地球科学领域，生物科学领域和物理学领域等5 个领域排在第2～4 名，但在临床医学领域、天文学与天体物理学领域、经济学、心理学及其他社会科学领域等3 个领域排名在第10、第11 和第9（表2）。

表2　十领域综合及分领域层面的Top20 国家研究前沿热度指数得分及排名

在10 个领域100 个热点前沿和43 个新兴前沿中，美国研究前沿热度指数排名第1 的前沿有86 个，占全部143 个前沿的60.14%（约3/5）。中国排名第1 的前沿数为25 个，占17.48%（约1/5）。英国和德国仅有5 个前沿排名第1（表3）。

表3　十领域综合层面的Top5 国家在143 个研究前沿中研究前沿热度指数

得分排名第1 的研究前沿数量和比例

10 个领域中，美国排名第1 前沿数较少的领域是化学与材料科学领域，以及数学、计算机科学与工程领域，这两个领域仅有23.08% 和10.00% 的前沿排名第1。而其他领域美国至少有50% 及以上的前沿排名第1，例如生态与环境科学领域10 个前沿中有5 个排名第1，而在天文学与天体物理学领域，美国则包揽了所有的12 个前沿的第1 名。

中国在数学、计算机科学与工程领域有60.00% 的前沿排名第1，在化学与材料科学领域则有46.15% 的前沿排名第1，这两个领域也是中国高度活跃的优势领域。但在临床医学领域、天文学与天体物理学领域和经济学、心理学及其他社会科学领域等3 个领域没有排名第1 的研究前沿。

从排名前三的前沿数来看（表4），美国有85.31% 的前沿（122 个）排名前三。中国、英国和德国在这个方面比较接近，分别有55 个、56 个和50 个前沿排名前三（占全部143 个前沿的1/3 以上）。

表4　十领域综合层面的Top5 国家在143 个研究前沿中国家研究前沿热度指数排名前三的研究前沿数量和比例

分领域来看，美国在8 个领域排名前三的前沿占比均在70%～100%，在化学与材料科学领域也占到了约65.38%，在数学、计算机科学与工程领域排名前三的前沿比例最低，为50.00%。

中国在化学与材料科学领域，以及数学、计算机科学与工程领域这两个领域表现最活跃，这两个领域排名前三的研究前沿均占到80% 及以上。

英国在地球科学领域、临床医学领域、天文学与天体物理学领域和经济学、心理学及其他社会科学领域等4 个领域均有接近60% 或60% 以上的前沿排名前三，这4 个领域是英国的优势领域。

图3 中国和英国在143 个前沿中研究前沿热度指数排名前三的研究前沿比例

从图3 可以看出，中国和英国在优势领域和劣势领域完全相反，形成了此消彼长的“剪刀差”现象，中国在化学与材料科学领域，以及数学、计算机科学与工程领域表现最活跃，而英国在这两个领域则表现一般。而临床医学领域、天文学与天体物理学领域和经济学、心理学及其他社会科学领域等3 个领域，英国表现比较活跃，而中国在这3 个领域则表现不够活跃。地球科学领域也是英国表现活跃的优势领域，而中国则表现一般。其他4 个领域包括生物科学领域，农业、植物学和动物学领域，生态与环境科学领域和物理学领域，中国和英国相差不大。

图4 美国和德国在143 个前沿中研究前沿热度指数排名前三的研究前沿比例

德国只有物理学领域排名前三的前沿所占比例为53.33%，其他9 个领域排名前三的前沿所占的比例均在50% 及以下。相对于中国和英国有比较明显相对活跃的领域来说，美国和德国则在10 个领域中表现比较均衡（图4）。