引文模式视角下的科学突破研究

Scientific breakthroughs advance the frontiers of science, technology and industry, contributing to a country’s competitive advantages in various domains. However, quantitative studies on scientific breakthroughs are often impeded by static research angle and superficial bibliographical indicators, leading to weak discriminative powers between scientific breakthroughs and ordinary ideas. The reasons are manifold, such as the abstractness of the concept itself, the difficulty in data acquisition and the lack of theoretical tools. To this end, we adopt a quantitative perspective from citation patterns, seeking for features and indicators that can reliably distinguish scientific breakthroughs and ordinary ideas. Based on this, we try to explain the dynamic influence and intrinsic mechanisms of scientific breakthroughs. In order to quantify scientific breakthroughs, we construct characteristic indicators from three aspects of temporal citation pattern, structural citation pattern and knowledge recombination pattern. We then introduce a control group for scientific breakthroughs and compare the two groups on those indicators to find discriminative features. Finally by case studies and summarization, we try to unveil typical citation patterns of scientific breakthroughs and the underlying mechanisms. This project shows potential implications for both theoretical and practical aspects of scientific breakthrough research as well as its evaluation, forecasting and cultivation.

科学突破推动科技革命，拓展产业疆域，有助于国家在科技、军事与经济等领域中形成竞争优势。然而由于自身概念的抽象性、数据获取的难度以及理论工具的缺失，对科学突破的定量研究常常掣肘于静态的观测视角与浅层的著录指标，导致较弱的区分效力。为此，本项目从引文模式这一量化视角出发，试图寻找能够有效区分与识别科学突破的特征指标，并分析科学突破的动态影响与内部机制。项目将引文模式分解为被引时间模式、被引结构模式与知识重组模式，从这三个方面构建特征指标，对科学突破进行量化测度。通过构建科学突破的对照组，在组间进行特征指标的比较与统计检验，提取出有显著区分力的特征。最后通过案例分析与归纳总结，揭示科学突破的引文模式与形成机制。本项目对科学突破的理论研究与评估、预见以及培育等实践任务都具有良好的价值。

科学突破是推动科技革命、催生并促进全新产业领域蓬勃发展的强大动力，对其进行及时的识别和量化研究有助于加速科技进步的进程。本项目从引文模式视角出发对科学突破进行定量研究，从科学突破的被引时间模式特征、被引结构模式特征和知识重组模式三个方面开展了研究工作，力图发掘科学突破的引文模式，揭示科学突破的形成机制，并提出识别科学突破的特征指标。.本项目通过系统地探索研究，实现了四个方面的重要研究进展：第一，在数据方面，项目组通过数据采集与整理，形成了诺奖论文数据集、美国物理学会数据集、诺奖作者论文数据集等关键数据集，为科学突破的研究提供了扎实的客观数据基础。第二，在基本理论与方法研究方面，项目组提出“引文级联”并深入探讨了“文献嵌入网络”的概念，设计了一种可用于表征科学出版物引用影响的多维框架，提出了一种面向特定科研任务的著者姓名消歧方法。第三，在科学突破的引文模式研究方面，项目组从动态引文过程和文献内容特征等视角出发探究了科学突破的独特引文模式，并基于科学突破的独特知识结构变化对其进行预测。同时，将科学突破拓展至突破性专利，基于科学空间中的时域搜索预测突破性发明。第四，在突破性知识的形成过程方面，项目组从微观层面出发，基于引文网络探究了科学文献中的知识扩散特征，研究结果有助于深入理解和把握科学知识体系的构建过程与发展规律。此外，项目组还积极开展相关拓展性研究，对数字化转型和概率亲和指数进行了探索。.上述研究成果无论是对科学发现规律的揭示、科学系统演化的理解，还是对科研质量的评估、创新潜力的度量，都具有重要的理论、政策与实践意义。目前，项目组的研究成果已在国内外权威期刊上发表高质量论文11篇，另有2篇在投。项目负责人参与撰写形成的专项调研报告为基金委领导在科技部党组会议上的汇报提供了重要支撑，得到委领导的赞扬，形成了较好的社会管理和服务转化效应。