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1、国际科学发展态势的文献计量分析摘要：本报告利用美国科技信息研究所（ISI）开发的基本科学指标数据库（ESI，即：ESSENTIAL SCIENCES INDICATORS）、SCI及各科学研究领域重要文献信息源，对世界科学论文产出的学科分布、国家分布、重要机构等进行分析，以探讨世界科学研究的发展态势。关键词：科学发展态势 文献计量 在文献计量学、科学计量学中，科学论文产出与被引频次是反映一个国家或一个机构科研能力与科学影响力的重要指标之一。对国际科学论文产出的计量研究有助于了解世界科学研究的时空分布特征、主要热点领域、研究前沿动态和发展趋势。本报告利用美国科技信息研究所（ISI）开发的基本科学
2、指标数据库ESI（即ESSENTIAL SCIENCES INDICATORS）、SCI及各科学研究领域重要文献信息源，对世界科学论文产出的学科分布、国家分布等进行分析，以探讨世界科学研究的发展态势。1 国际科学论文产出的学科分布 表1勾勒出世界科学的学科分布图。如果把生物学与生物化学、植物学与动物学、神经科学与行为科学、分子生物学与遗传学、精神病学/心理学、药理学与毒理学、微生物学、免疫学划为生物科学领域，那么生物科学研究论文产出占22个学科论文产出的比例达26.59%，如果再加上临床医学，整个生命科学研究论文产出所占的比例就达到47.2%，也就是说，世界科学论文产出将近一半出自生命科学领域
3、，可以说，在20世纪末，生命科学已成为国际最重要的研究领域。其后依次是化学、物理、工程科学。表1 国际科学论文产出的学科分布学科领域论文收录数论文收录数所占(%)学科领域论文收录数论文收录数所占(%)临床医学198587220.62经济和商业、社会科学(一般)4962195.15化学112990111.73多学科302930.31物理学108705811.29生物学与生物化学6568176.82工程科学7096987.37植物学与动物学5611595.83材料科学3631133.77神经科学与行为科学3168853.29地球科学2768552.88分子生物学与遗传学3043723.16环境/生
4、态学2240562.33精神病学/心理学2238442.32数学2443762.54药理学与毒理学1756221.82计算机科学1841901.91微生物学1723261.79空间科学1693211.76免疫学待添加的隐藏文字内容11499741.56农业科学1670021.73合 计9628953100.00【注：由于ESI未提供全球各领域的论文总量，本表及后面未加说明的表中各学科论文总量及所有学科论文总量均为国际居前50国家（地区）的论文数合计，这个数据比实际数据要大，不过所有学科和所有国家均以此为统一基数，其比较意义是同等的。】根据对各学科领域重要文献信息源的统计分析，1993-2003
5、年各学科领域文献分布的主要特征如下： 物理学领域： 根据对INSPEC同期数据的统计分析，“材料科学”、“液体和固体结构：晶体学”、“光学”、“表面和界面：薄膜和晶须”、“光学性质和凝聚物质波谱学及物质与粒子和辐射的其他相互作用”研究论文所占比例很大，且论文数量稳步增长，说明这几个方面是1993-2003年物理学研究的重点，而且越来越受到各国的重视。近年来热门研究领域主要有“材料科学”、“液体和固体结构：晶体学”、“光学”、“表面和界面：薄膜和晶须”、“光学性质和凝聚物质波谱学及物质与粒子和辐射的其他相互作用”、“生物物理、医学物理和生物医学工程”、“状态方程、相变平衡、相变”、“物理化学”、
6、“凝聚态物质的力学和声学特性”、“凝聚态物质的电子态”、“基础天文学和天体物理学，使用仪器、技术和天文观察”、“表面、界面、薄膜的电子结构和电子特性”、“磁性和材料学”、“凝聚态物质的电子运输”、“流体力学”。数学领域：根据对德国数学文摘同期数据的统计分析，“计算机科学”、“偏微分方程”、“数值分析”、“流体力学”、“统计学”、“变形固体力学”、“运筹学和数学规划”、“量子理论”、“概率论与随机过程”几个主题领域论文数量最大，且稳步上升，是国际数学研究的主要领域。而论文数量增长明显的主题领域是“代数几何”、“K-理论”、“动力系统和遍历理论”、“差分方程与泛函方程”、“算子理论”、“量子理论”
7、、“统计力学，物质结构”、“相对论和引力理论”、“天文学和天体物理学”、“地球物理学”、“运筹学，数学规划”、“对策论，经济，社会科学和行为科学”等。生物科学领域：根据对SCI同期数据的统计分析，生物科学领域以生物学与生物化学论文产出比例最大（6.82%），其后依次是植物学与动物学（5.83%）、神经科学与行为科学（3.29%）、分子生物学与遗传学（3.16%）、精神病学/心理学（2.32%）、药理学与毒理学（1.82%）、微生物学（1.79%）、免疫学（1.56%），从1993-2003年间论文产出增长速度来看，精神病学/心理学论文增长速度最快，年均增长7.8%；微生物学、神经科学与行为科学
8、年均增长6%；分子生物学与遗传学年均增长5%；免疫学和分子生物学与遗传学增长较慢，年增长率分别为0.9%和2%。农业科学领域：根据对CABI同期数据的统计分析，植物科学是农业科学最主要的研究领域，其次是土壤科学、食品与食品科学，从次级学科来看，以植物育种和遗传学、植物病虫害、植物生理学和生物化学、植物生产为主要研究领域；临床医学领域：根据对荷兰医学文摘同期数据的统计分析，“临床和实验生物化学”、“微生物学”、“神经病学与神经外科学”、“癌症”、“心血管疾病与心血管外科学”、“免疫学、血清学与移植”、“胃肠病学”几个主题领域论文数所占比例大，且稳步上升，是国际临床医学研究的主要主题领域；“精神病
9、学”、“药物不良反应”两个主题论文所占比例虽然不是很大，但是数量增长非常明显，有逐步加强的趋势。化学领域：根据对美国化学文摘同期数据的统计分析，化学研究中生物化学（占34.67%）文献最多，其余依次为物理、无机和分析化学（24.96%）、应用化学和化学工程（22.76%）、高分子化学（11.18%）以及有机化学（6.43%）。生物化学无论是文献数量还是年增长率均位居前列，相比而言，有机化学文献数量变化不大，在一定程度上折射出其发展比较缓慢。工程科学领域：根据对美国工程索引（EI）同期数据的统计分析，全球工程科学研究的主要领域在化学工程、工程物理学、工程数学、电子工程、工程管理、光学工程、计算机
10、与数据处理、电子与通信工程、化学工业、金属冶金、生物工程等领域。 计算机科学领域：根据对美国工程索引（EI）同期数据的统计分析，计算机科学研究论文数量由多到少依次是计算机应用、计算机软件、计算机硬件、计算机理论。计算机硬件的论文集中在“逻辑设计与数字技术”、“数据通信设备与技术”等2类， 计算机软件的论文集中在“系统分析与设计”、“数据处理技术”、“系统软件”、“专家系统与人工智能”等4类，计算机应用的论文较多集中在 “工程计算应用”，其次是“科学计算应用”与“工商管理应用”。空间科学领域：根据对INSPEC同期数据的统计分析，以“基础天文学和天体物理学、设备、技术以及天文观测”论文所占比例最
11、大（占35.93%），其次是“恒星系；银河系和河外星体和星系；宇宙”（25.63%）、“恒星”（18.70%）、“太阳系”（10.40%）、“高层大气物理学和空间物理学”（9.34%）。从次级类目来看，“天文观测”论文占空间科学相关主题领域论文数量的18.17%，论文所占比例最大，其后依次是“恒星的特征”（占14.58%）、“银河系、河外星和星系”（12.70%）、“天体物理学基础”（11.46%）、“不明起源和距离的其它物体和背景辐射”（9.88%）。材料科学领域：根据对美国工程索引（EI）同期数据的统计分析，材料科学以生物材料、复合材料为最主要的研究领域，材料科学研究向生物材料、复合材料以
12、及具有特殊性质的纳米材料方向发展的趋势比较明显。地球科学、环境/生态学领域：根据对SCI同期数据的统计分析，国际上地球科学研究仍占占相当大的比例，但环境/生态学领域的研究论文增长势头更好，以年均增长6%的速度超过地球科学研究论文增长速度（5%）。地球科学相关主题领域中，环境科学领域研究论文比例最大，其次是地球科学多学科、生态学、能源与燃料、气象与大气科学，论文所占比例最小的是地质工程，其次是遥感、地理学、湖泊学。2 世界科学论文产出的国家（地区）分布临床医学、生物科学（主要是植物学与动物学、生物学与生物化学领域）、农业科学、环境/生态学研究国家（地区）分布最广泛，而空间科学、材料科学、计算机科
13、学领域研究国家相对较集中。与空间科学、临床医学、计算机科学领域15个主要国家论文产出占全球比重相比，农业科学领域15个主要国家论文产出所占比重相对较小。世界科学论文产出基本遵从二八律。表2给出了国际科学论文产出最多的前20个国家（地区）及其论文被引频次与国际1%顶尖论文数，其中亚洲有日本、中国、印度、韩国、中国台湾、以色列，欧洲有11国、北美2国，大洋洲1国。这20个国家和地区论文产出占全球80%以上。在世界科学论文产出中，美国是当之无愧的老大，其在各个学科的论文量和被引频次均稳居世界第一，美国、英国、日本、德国、法国当属世界科学研究的强国。尽管韩国、波兰、台湾论文产出进入前20名，但论文被引
14、频次却在20名之外，而丹麦、芬兰、奥地利虽然论文产出在20名之外，但论文总被引频次却在20名之内。表2 科学论文产出数量前20名国家（地区）国家(地区)论文收录数排序论文收录数占全球(%)被引频次排序篇均被引频次国际1%顶尖论文数排序美 国129.07112.631英 国27.92210.572日 本37.6847.394德 国47.0639.253法 国55.2159.005加拿大63.85610.256意大利73.3678.547俄罗斯83.06143.0716中 国92.63182.9017澳大利亚102.28108.5110西班牙112.27127.0012荷 兰122.10811.3
15、39印 度131.92203.1523瑞 典141.641110.8511瑞 士151.48913.248韩 国161.23213.9220比利时171.07139.7413以色列181.03159.0215波 兰191.02224.6122中国台湾201.00254.3626全球合计/100.00/7.90/分领域来看，前20国在22个学科领域的表现不尽相同，除美国、英国、日本、德国、法国、加拿大、西班牙、意大利8国在各学科领域论文产出均进入15个主要产出国外，其他12个国家（地区）均有部分学科论文产出未进入15个主要产出国（地区），如，瑞士在数学、农业科学、空间科学、计算机科学、化学、工程
16、科学、材料科学领域论文产出均位列该领域15个主要国家之后，瑞典在物理、农业科学、空间科学、计算机科学、工程科学领域论文产出均位列该领域15个主要国家之后，位列各领域15个主要国家之后的还有印度的临床医学、计算机科学领域，荷兰的化学领域，中国的生物科学、农业科学、临床医学领域，俄罗斯的临床医学，澳大利亚的物理、化学、材料科学领域。而一些国家（地区）在部分学科领域论文产出却进入了前15国，如，比利时的生物科学、临床医学，巴西、新西兰、丹麦的农业科学；以色列的临床医学、计算机科学，奥地利的临床医学，智利的空间科学，波兰的空间科学、化学领域，中国台湾的计算机科学、工程科学、材料科学，韩国的计算机科学、
17、化学、工程、材料科学领域。 3 国际科学论文产出的重要科研机构整个科学研究领域中论文产出和论文篇均被引频次最高的20个科研机构如表3所示，除NCI（美国癌症研究所）外，大都是高等院校或综合性科学研究机构， 综合性研究机构如中国科学院、RUSSIAN ACAD SCI（俄罗斯科学院）、CNRS（法国科研中心）。表3 整个科学研究领域中论文产出和论文篇均被引频次最高的20个科研机构位次机构论文收录数被引频次篇均被引频次机构论文收录数被引频次篇均被引频次1RUSSIAN ACAD SCI 1113003364653.02HARVARD UNIV 82858218334826.352UNIV TEXA
18、S 85247135776015.93UNIV TEXAS 85247135776015.933HARVARD UNIV 82858218334826.35JOHNS HOPKINS UNIV 4530496242021.244中国科学院625042034383.25STANFORD UNIV 4320189407020.705UNIV TOKYO 6161067417910.94UNIV WASHINGTON 4796487237818.196UNIV CALIF LOS ANGELES 4953479532716.06UNIV CALIF SAN FRANCISCO 33059833602
19、25.227UNIV ILLINOIS 4940955393411.21UNIV CALIF LOS ANGELES 4953479532716.068UNIV MICHIGAN 4800873970015.41UNIV CALIF SAN DIEGO 3598574582420.739UNIV WASHINGTON 4796487237818.19UNIV MICHIGAN 4800873970015.4110UNIV WISCONSIN 4693560112312.81YALE UNIV 3287870448421.4311UNIV TORONTO 4597163811213.88UNIV
20、 CALIF BERKELEY 4344069056115.9012JOHNS HOPKINS UNIV 4530496242021.24UNIV PENN 3981068877217.3013KYOTO UNIV 4455046615010.46UNIV TOKYO 6161067417910.9414UNIV CALIF BERKELEY 4344069056115.90COLUMBIA UNIV 3546967124418.9215STANFORD UNIV 4320189407020.70NCI 2359965982827.9616UNIV MINNESOTA 427426066821
21、4.19MIT 3325465811019.7917CNRS 4085244421610.87UNIV TORONTO 4597163811213.8818UNIV PENN 3981068877217.30WASHINGTON UNIV 2743062565722.8119UNIV CAMBRIDGE 3973061307015.43UNIV CAMBRIDGE 3973061307015.4320CORNELL UNIV 3924060856715.51CORNELL UNIV 3924060856715.51【注：本表数据中除中国科学院的数据外，其他均出自ESI。中国科学院的数据是以CH
22、INESE ACAD SCI数据及ACAD SINICA数据中属于中国科学院的数据，进行合并统计而成。】表4列出了自然科学各研究领域论文被引频次最高的10个机构。从表中可以看到，在一些研究领域有一些大公司的身影，如AT&T（物理学、计算机科学、工程科学），IBM CORP（计算机科学、材料科学）。我们可以看到中国科学院的身影。表4 各研究领域中论文被引频次最高的10个科研机构位次物理学数 学机构论文收录数被引频次篇均被引频次机构论文收录数被引频次篇均被引频次1UNIV TOKYO 1380613854210.03UNIV PARIS 6 233285303.662IST NAZL FIS NU
23、CL 1223912761510.43HARVARD UNIV 109881917.463MIT 751212227216.28STANFORD UNIV 94879308.364CERN 693611097416.00UNIV MINNESOTA 129475265.825RUSSIAN ACAD SCI 285101079733.79UNIV CALIF BERKELEY154474044.806UNIV CALIF BERKELEY 703310118514.39UNIV WASHINGTON 93372597.787STANFORD UNIV 51749800318.94UNIV WI
24、SCONSIN 170465713.868AT&T 40779721923.85UNIV MICHIGAN 144963544.399UNIV ILLINOIS 64469502514.74CORNELL UNIV 104263466.0910UNIV CALIF SANTA BARBARA 45959331620.31RUTGERS STATE UNIV 148359113.99位次生物科学农业科学机构论文收录数被引频次篇均被引频次机构论文收录数被引频次篇均被引频次1HARVARD UNIV 32591115751335.52USDA 6726409306.092WASHINGTON UNI
25、V 2692672790227.03INRA 3126213996.853UNIV TEXAS 2729260618022.21WAGENINGEN UNIV 2251149626.654UNIV CALIF SAN FRANCISCO 1401147765734.09UNIV CALIF DAVIS 1748139407.975JOHNS HOPKINS UNIV 1505442596828.30CSIRO 1724124567.236YALE UNIV 1417340924028.87CSIC 2203118265.377STANFORD UNIV 1244539835532.01UNIV
26、 WISCONSIN 1403112798.048UNIV CALIF SAN DIEGO 1325639321429.66CORNELL UNIV 1358107677.939UNIV PENN 1476534270823.21AGR & AGRI FOOD CANADA1959105025.3610UNIV CALIF LOS ANGELES 1559134071021.85IOWA STATE UNIV 121484746.98位次空间科学临床医学机构论文收录数被引频次篇均被引频次机构论文收录数被引频次篇均被引频次1NASA729811551315.83HARVARD UNIV 3177
27、275495523.762CALTECH48939007518.41UNIV TEXAS 3158652813816.723HARVARD SMITHSONIAN CTR ASTROPHYS37447120919.02JOHNS HOPKINS UNIV 1840640554122.034UNIV CALIF BERKELEY30166630021.98UNIV CALIF SAN FRANCISCO 1622931852119.635SPACE TELESCOPE SCI INST28446624023.29VET ADM MED CTR 1492731258420.946UNIV CAMB
28、RIDGE25835708022.10UNIV WASHINGTON 1512630344820.067UNIV ARIZONA26034740018.21NCI 1086729918727.538JOHNS HOPKINS UNIV23134389618.98UNIV CALIF LOS ANGELES 1497025512817.049MAX PLANCK INST EXTRATERR PHYS23214106617.69MAYO CLIN & MAYO FDN 1533223680815.4510EUROPEAN SO OBSERV22383613716.15BRIGHAM & WOME
29、NS HOSP 791123215629.35位次计算机科学化 学机构论文收录数被引频次篇均被引频次机构论文收录数被引频次篇均被引频次1IBM CORP 3304154474.68UNIV CALIF BERKELEY 47429134519.262AT&T 2640147315.58KYOTO UNIV 8443780199.243MIT 162790385.56UNIV TOKYO 7843777879.924STANFORD UNIV 141088506.28RUSSIAN ACAD SCI 27789713132.575UNIV CALIF BERKELEY 124478256.29M
30、IT 33406898820.666UNIV ILLINOIS 147371584.86UNIV CAMBRIDGE 48496359713.127UNIV TEXAS 157060523.85ETH ZURICH 41416220415.028CARNEGIE MELLON UNIV 131252073.97HARVARD UNIV 24276149625.349UNIV MARYLAND 120245943.82中国科学院17491610323.4910TECHNION ISRAEL INST TECHNOL 110845744.13CALTECH 21996071727.61位次工程科学
31、多学科机构论文收录数被引频次篇均被引频次机构论文收录数被引频次篇均被引频次1UNIV CALIF BERKELEY 4529283466.26HARVARD UNIV 452664314.702MIT 4418277736.29STANFORD UNIV 220357116.233UNIV ILLINOIS 4952244724.94RUSSIAN ACAD SCI 236227401.164STANFORD UNIV 3091216257.00UNIV CALIF BERKELEY 207263512.735UNIV MICHIGAN 3899206045.28UNIV TOKYO 9025
32、0727.866NASA 4776205334.30MIT 176240413.667CALTECH 2440186377.64YALE UNIV 159209213.168UNIV TEXAS 4062174594.30NCI 87207823.899PURDUE UNIV 3304154094.66UNIV CALIF SAN DIEGO 159201412.6710AT&T 1966144107.33UNIV CHICAGO 154188412.23位次地球科学、环境/生态学材料科学机构论文收录数被引频次篇均被引频次机构论文收录数被引频次篇均被引频次1NASA 53848679616.1
33、2TOHOKU UNIV4191208854.982NOAA 46447458016.06MIT16321777310.893US GEOL SURVEY 61186695310.94中国科学院6349164572.594UNIV WASHINGTON 37176185716.64UNIV CALIF SANTA BARBARA9301587817.075UNIV COLORADO 37595467614.55PENN STATE UNIV1957146887.516NATL CTR ATMOSPHER RES 26135180719.83UNIV CAMBRIDGE1784136167.63
34、7COLUMBIA UNIV 23214279018.44KYOTO UNIV2325123715.328CALTECH 26624222315.86RUSSIAN ACAD SCI6334120811.919CSIRO 36943898310.55IBM CORP11001119710.1810WOODS HOLE OCEANOG INST 22663795216.75OSAKA UNIV2533109124.31【注：本表数据中除中国科学院的数据外，其他均出自ESI。中国科学院的数据是以ESI的CHINESE ACAD SCI数据为基础，加上ACAD SINICA数据中属于中国科学院的数据
35、合并统计而成。】4 结语 世界科学论文产出将近一半出自生命科学领域，可以说，在20世纪末，生命科学研究已成为国际上最重要的研究领域，生命科学也将成为21世纪的带头学科。材料科学研究蓬勃发展，成为化学、物理学、生命科学等许多学科新的研究热点。随着人类社会和经济的不断发展，资源、环境和灾害问题正日益威胁着人类的生存与发展，这一问题引起了全球的广泛关注，20世纪末，追求人与环境和谐可持续发展正成为人类追求的目标，对地球科学和环境/生态学的研究越来越受到重视。 参考文献：1 Essential Sciences Indicator，1993-2003年2 Isi Web of Knowledge Sc
36、ience Citation Index-ExpandedBibliometrical Analysis of International Sciences Research Trends XIAO Xiantao SUN Chengquan ZHAO Bo ZHENG Yurong TIAN Xiaoyang ZHAO Yong YAN Huihong(Scientific Information Center For Resources & Environment, CAS,Lanzhou 730000)Abstract：using some important database incl
37、uding essential sciences indicators,science citation index and others in special fields,the paper make a bibliometrical analysis of world sciences paper output including discipline distribution,country distribution,most important research institutions. Keywords：science research trends; bibliometricsclassification：Q1； G350肖仙桃：女，1965年出生，汉族，湖北人，研究馆员，文献计量分析与科技信息分析研究，发表论文20篇。
