2018科学研究前沿及分析解读

　　科学研究的世界呈现出蔓延生长、不断演化的景象。科研管理者和政策制定者需要掌握科研的进展和动态，以有限的资源来支持和推进科学进步。对于他们而言，洞察科研动向，尤其是跟踪新兴专业领域将对其工作产生重大的意义。

　　为此，科睿唯安发布了“研究前沿”（Research Fronts）数据和报告。定义一个被称作研究前沿的专业领域的办法，源自科学研究之间存在的某种特定的共性。这种共性可能来自实验数据，也可能来自研究方法，或者概念和假设，并反映在科学家在论文中引用其他科学家的工作这个学术行为之中。

　　通过持续跟踪全球最重要的科研和学术论文，研究分析论文被引用的模式和聚类，特别是成簇的高被引论文频繁地共同被引用的情况，可以发现研究前沿。当一簇高被引论文共同被引用的情形达到一定的活跃度和连贯性时，就形成一个研究前沿，而这一簇高被引论文便是组成该研究前沿的“核心论文”。研究前沿的分析数据揭示了不同研究者在探究相关的科学问题时会产生一定的关联，尽管这些研究人员的背景不同或来自不同的学科领域。

　　总之，研究前沿的分析提供了一个独特的视角来揭示科学研究的脉络。研究前沿的分析不依赖于对文献的人工标引和分类（因为这种方法可能会有标引分类人员判断的主观性），而是基于研究人员的相互引用而形成的知识之间和人之间的联络。这些研究前沿的数据连续记载了分散的研究领域的发生、汇聚、发展（或者是萎缩、消散），以及分化和自组织成更近的研究活动节点。在演进的过程中，每组核心论文的基本情况，如主要的论文、作者、研究机构等，都可以被查明和跟踪。通过对该研究前沿的施引文献的分析，可以发现该领域的最新进展和发展方向。

　　2013年，科睿唯安发布了《2013 研究前沿—自然科学和社会科学的前 100个探索领域》的。2014 年和 2015年科睿唯安与中国科学院文献情报中心成立的“新兴技术未来分析联合研究中心”推出了《2014 研究前沿》和《2015 研究前沿》分析报告。2016 年和 2017 年，中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心和科睿唯安联合发布了《2016 研究前沿》和《2017 研究前沿》分析报告，这一系列报告引起了全球广泛关注。2018 年，在以往系列研究前沿报告的基础上，中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心和科睿唯安推出了《2018 研究前沿》分析报告。报告仍然以文献计量学中的共被引分析方法为基础，基于科睿唯安的 Essential ScienceIndicators（ESI）数据库中的 10143 个研究前沿，遴选出了 2018 年自然科学和社会科学的 10个大学科领域排名最前的 100个热点前沿和 38 个新兴前沿。

　　整个分析工作分为两个部分：①研究前沿的遴选。138个研究前沿的核心论文及其施引文献的数据提供由科睿唯安完成。②研究前沿的分析及重点研究前沿（即重点热点前沿和重点新兴前沿）的遴选和解读。该部分由中国科学院科技战略咨询研究院战略情报研究所主持完成。此次分析基于 2012 ～ 2017 年的论文数据，数据下载时间为 2018 年 3 月。

　　《2018 研究前沿》分析报告反映了当前自然科学与社会科学的 10个大学科领域的 138 个研究前沿（包括 100个热点前沿和 38 个新兴前沿）。我们以 ESI 数据库中的 10143 个研究前沿为起点，遴选目标是要找到那些较为活跃或发展迅速的研究前沿。报告中所列的 138 个研究前沿的具体筛选过程如下。

　　首先把 ESI 数据库的 21 个学科划分到 10个高度聚合的大学科领域中，然后对每个ESI学科中的研究前沿的核心论文，按照总被引频次进行排序，提取排在每个ESI 学科前 10%的最具引文影响力的研究前沿，并将其整合到 10个大学科领域中，以此数据为基础，再根据核心论文出版年的平均值重新排序，遴选出每个领域中那些“最年轻”的研究前沿。通过上述几个步骤在每个大学科领域分别选出 10个热点前沿，共计 100个热点前沿。因为每个领域具有不同的特点和引用行为，有些学科领域中的很多研究前沿在核心论文数和总被引频次上会相对较小，所以从 10个大学科领域中分别遴选出的排名前 10的热点前沿，代表各大学科领域中最具影响力的研究前沿，但并不一定代表跨数据库（所有学科）中最大最热的研究前沿。

　　一个有很多新近的核心论文的研究前沿，通常提示其是一个快速发展的专业研究方向。为了选取新兴的前沿，组成研究前沿的基础文献即核心论文的时效性是优先考虑的因素。这就是为什么我们称其为“新兴前沿”。为了识别新兴前沿，我们对研究前沿中的核心论文的出版年赋予了更多的权重或优先权，只有核心论文平均出版年在 2016 年 6 月之后的研究前沿才被考虑。将每个 ESI 学科中超过出版年阈值的研究前沿按被引频次从高到低排序，选取被引频次排在前 10%的研究前沿，然后各学科战略情报研究人员经过调研和评审，遴选出每个 ESI 学科中的新兴前沿，并将其整合到 10个大学科领域中，从而遴选出了 10个大学科领域的 38 个新兴前沿，这 38 个新兴前沿最早的平均出版年是 2016 年 6 月。遴选不限定学科，因此 38 个新兴前沿在 10个大学科领域中分布并不均匀，如生态与环境科学，地球科学，经济学、心理学及其他社会科学领域只有 1 个新兴前沿，而化学与材料科学领域选出了 8 个新兴前沿。

　　通过以上两种方法，本书突出显示了10个高度聚合的大学科领域中的 100个热点前沿和 38 个新兴前沿。

　　本书在科睿唯安遴选的 138 个研究前沿数据的基础上，由中国科学院科技战略咨询研究院的战略情报研究人员对 10个大学科领域的 100个热点前沿的发展趋势进行了分析，并对 31 个重点研究前沿进行了详细的解读（见第 2 至第 11 章）。重点研究前沿包括重点热点前沿和重点新兴前沿两部分。

　　研究前沿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文献组成的。核心论文来自ESI数据库中的高被引论文，即在同学科、同年度中被引频次排在前 1%的论文。这些有影响力的核心论文的作者、机构、国家/地区在该领域也做出了不可磨灭的贡献，本书也对其进行了深入分析和解读。同时，引用这些核心论文的施引文献可以反映出核心论文所提出的技术、数据、理论在发表之后是如何被进一步发展的，即使这些引用核心论文的施引文献本身并不是高被引论文。

　　2014 年研究前沿设计了遴选重点研究前沿的指标 CPT，2015 年在 CPT 指标的基础上，又增加了规模指标，即核心论文数（P）。

　　ESI 数据库用共被引文献簇（核心论文）来表征研究前沿，并根据文献簇的元数据及其统计揭示研究前沿的发展态势，其中P总量标志着研究前沿的大小，文献簇的平均出版年和论文的时间分布标志着研究前沿的进度。P 表达了研究前沿中知识基础的重要程度。在一定时间段内，一个前沿的 P 越大，表明该前沿越活跃。

　　CPT 是核心论文的总被引频次（C）除以 P，再除以施引文献所发生的年数（T）。“施引文献所发生的年数”指施引文献集合中最新发表的施引文献与最早发表的施引文献的发表时间的差值。如最新发表的施引文献的发表时间为 2017 年，最早发表的施引文献的发表时间为 2012 年，则该施引文献所发生的年数为5。

　　CPT实际上是一个研究前沿的平均引文影响力和施引文献发生年数的比值，该指标越高代表该前沿越热或越具有影响力。它反映了某研究前沿的引文影响力的广泛性和及时性，可以用于探测研究前沿的突现、发展以及预测研究前沿下一个时期可能的发展。该指标既考虑了某研究前沿受到关注的程度，即核心论文的总被引频次，又反映了该研究前沿受关注的年代趋势，即施引文献所发生的年度。

　　在研究前沿被持续引用的前提下，当两个研究前沿的P值和T 值分别相等时，则C 值较大的研究前沿的CPT 值也随之较大，指示该研究前沿引文影响力较大；当两个研究前沿的C 值和P 值分别相等时，则T 值较小的研究前沿的 CPT 值相反会较大，指示该研究前沿在短期内受关注度较高；当两个研究前沿的C 值和T值分别相等时，则P 值较小的研究前沿的CPT 值反而会较大，指示该研究前沿中核心论文的平均引文影响力较大。

　　《2018 研究前沿》在遴选重点研究前沿过程中，对每个大学科领域的10个热点前沿用P 和CPT 指标结合战略情报研究人员的专业判断各遴选出一个重点热点前沿。专业判断主要考虑该前沿是否对解决重大问题有重要意义。一般首先选择 P最高的两个前沿，比较两个前沿哪个对解决重大问题更有意义，例如，“电子烟的用户偏好、有毒物质释放、管制以及对戒烟的影响”和“区域产业的环境效益和能源效率评价”，很明显后者更有意义，因此选择后者。然后，用CPT 指标结合专业判断再各遴选出一个重点热点前沿。其中数学、计算机科学与工程学领域包括三个不同的ESI 学科领域，为了均衡起见，三个领域分别遴选1 个热点前沿进行重点解读。因此通过这两种方法共遴选出21个重点热点前沿。对于38 个新兴前沿，利用CPT 指标结合战略情报研究人员的判断遴选出10个重点新兴前沿。因此对于138 个研究前沿，共遴选出31 个重点前沿进行深入解读。

　　对于每个学科领域，第一张表展示各自的前10个热点前沿的核心论文的数量、被引频次以及核心论文平均出版年，每个学科领域遴选出的重点热点前沿在表中用绿色底纹标出。然后，对每个学科领域遴选出的重点热点前沿进行深入分析和解读。因为分析数据基于 2012 ～ 2017 年的论文，所以核心论文平均出版年份会在2012 ～ 2017 年。

　　每个领域的 10个研究前沿中引用核心论文的论文（施引文献）的年度分布用气泡图的方式展示。基于P遴选的重点热点前沿用蓝色气泡表示，基于 CPT 指标遴选的重点热点前沿用红色气泡表示。气泡大小表示每年施引文献的数量，对于那些施引文献量大，而施引文献所发生的年数少的前沿，也就是 CPT 值的前两种情况，可以从图中直观地看出哪些是重点热点前沿。但是对于 P 较少的情况，则需要结合数据来看。大部分研究前沿的施引文献每年均有一定程度的增长，因此气泡图也有助于读者对研究前沿发展态势的理解。

　　每个学科领域的第二张表对核心论文的国家/地区、机构活跃状况进行了分析，揭示出哪些国家/地区、机构在某重点热点前沿中有较大贡献。第三张表则对施引文献中的国家/地区和机构进行了分析，探讨机构、国家/地区在这些研究前沿的发展中的研究布局。

　　新兴前沿的体量（核心论文及其施引文献）较小，因此，统计数据的分析意义不大。通过科技情报研究人员对重点新兴前沿的核心论文及相关信息进行内容方面的解读，可以了解重点新兴前沿的发展脉络、研究力量布局及发展前景。

　　《2018研究前沿及分析解读》中科院科技战略咨询研究院等 著北京:科学出版社，2019.8ISBN：978-7-03-062077-4责任编辑：邹聪刘巧巧

　　本书以文献计量学中的共被引分析方法为基础，基于科睿唯安的Essential Science Indicators(ESI)数据库中的10143个研究前沿，首先，遴选出2018年自然科学和社会科学的10个大学科领域排名最前的100个热点前沿和38个新兴前沿，重点选择一些研究前沿进行详细统计分析和解读；其次，利用研究前沿热度指数评估和分析世界主要国家在研究前沿中的研究活跃程度和态势；最后，着重对中国和美国在138个研究前沿的参与情况展开详细的比较分析，以期较为全面地掌握中国与美国的差距和优势。

　　目录 CONTENTS第1章 方和数据说明 11.1 背景介绍 11.2 方 2第2章 农业、植物学和动物学 72.1 热点前沿及重点热点前沿解读 72.2 新兴前沿及重点新兴前沿解读 12第3章 生态与环境科学 133.1 热点前沿及重点热点前沿解读 133.2 新兴前沿及重点新兴前沿解读 18第4章 地球科学 194.1 热点前沿及重点热点前沿解读 194.2 新兴前沿及重点新兴前沿解读 24第5章 临床医学 255.1 热点前沿及重点热点前沿解读 255.2 新兴前沿及重点新兴前沿解读 29第6章 生物科学 316.1 热点前沿及重点热点前沿解读 316.2 新兴前沿及重点新兴前沿解读 36第7章 化学与材料科学 397.1 热点前沿及重点热点前沿解读 397.2 新兴前沿及重点新兴前沿解读 43第8章 物理学 458.1 热点前沿及重点热点前沿解读 458.2 新兴前沿及重点新兴前沿解读 49第9章 天文学与天体物理学 519.1 热点前沿及重点热点前沿解读 519.2 新兴前沿及重点新兴前沿解读 56第10章 数学、计算机科学与工程学 5910.1 热点前沿及重点热点前沿解读 5910.2 新兴前沿及重点新兴前沿解读 66第11章 经济学、心理学及其他社会科学 6911.1 热点前沿及重点热点前沿解读 6911.2 新兴前沿及重点新兴前沿解读 74第12章 2018研究前沿热度指数 7712.1 研究前沿热度指数指标体系 7712.2 10个学科领域整体国家研究前沿热度指数排名 7912.3 国家研究前沿热度指数分领域分析 85第13章 中美研究前沿科研实力比较研究 10713.1 评价方法 10813.2 中美在各领域的科研实力整体比较分析 11013.3 中美在各主要领域具体前沿科研实力比较分析 11513.4 讨论 145附录 研究前沿综述：寻找科学的结构 149