跨學(xué)科合作的歷史規(guī)律、模式演進(jìn)及展望

—— 基于全球1950—2022年

科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)證研究

鄒 慧1,2 徐琨鵬3

陳李偉4 劉博恩5

瞿晶晶2 傅曉明6,7

(1上海大學(xué)文化遺產(chǎn)與信息管理學(xué)院；2上海人工智能實(shí)驗(yàn)室；3上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心；4復(fù)旦大學(xué)社會(huì)發(fā)展與公共政策學(xué)院；5昆山杜克大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)系；6哥廷根大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所；7復(fù)旦大學(xué)社會(huì)智能研究中心)

在全球科技創(chuàng)新呈現(xiàn)交叉融合、高度復(fù)雜和多點(diǎn)突破態(tài)勢(shì)的背景下，跨學(xué)科研究已成為解決全球性復(fù)雜挑戰(zhàn)的關(guān)鍵途徑。近年來(lái)，學(xué)界圍繞跨學(xué)科的概念界定、測(cè)度指標(biāo)及合作模式展開(kāi)了諸多探索，從早期的定性分析到基于數(shù)據(jù)科學(xué)的定量研究，逐步深化了對(duì)跨學(xué)科特征的認(rèn)知。然而現(xiàn)有研究存在學(xué)科范圍受限、時(shí)間跨度較短、測(cè)度角度單一等局限，難以全面反映跨學(xué)科合作的整體態(tài)勢(shì)與演化規(guī)律。為此，本研究立足跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)合作視角，基于1950—2022年間全球8260萬(wàn)篇科學(xué)論文的大規(guī)模數(shù)據(jù)，旨在系統(tǒng)揭示跨學(xué)科合作的歷史規(guī)律、模式演進(jìn)及發(fā)展趨勢(shì)，為跨學(xué)科體系建設(shè)與高效科研組織形式、資源配置機(jī)制優(yōu)化提供實(shí)證支撐。

研究圍繞三大核心問(wèn)題展開(kāi)：一是跨學(xué)科合作的整體演進(jìn)趨勢(shì)如何，不同學(xué)科領(lǐng)域間的合作態(tài)勢(shì)與影響力存在怎樣的差異？二是如何通過(guò)量化識(shí)別跨學(xué)科合作的特征及模式，不同合作模式在研究產(chǎn)出與組織結(jié)構(gòu)上是否存在顯著區(qū)別？三是跨學(xué)科合作的結(jié)構(gòu)是如何隨時(shí)間推移演變，這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是否能與科技政策、科研范式等外部因素相互作用？

為解答上述問(wèn)題，本研究構(gòu)建了多維度的研究框架與方法體系。在數(shù)據(jù)處理方面，基于智創(chuàng)數(shù)據(jù)集，剔除碎片數(shù)據(jù)后保留了4400萬(wàn)名研究作者及超過(guò)10.3億個(gè)共同作者關(guān)系的有效樣本。在評(píng)估維度上，創(chuàng)新構(gòu)建了三項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)：基于Jaccard系數(shù)的合作強(qiáng)度（JBS），以消除學(xué)科規(guī)模差異帶來(lái)的偏差，精準(zhǔn)衡量學(xué)科組合緊密程度；引用中位次數(shù)（MCC），規(guī)避極端值影響，客觀反映研究影響力；合作者中位數(shù)量（MAC），表征跨學(xué)科合作團(tuán)隊(duì)的典型規(guī)模。在模式識(shí)別上，采用K-means聚類(lèi)算法，基于三維指標(biāo)空間的特征分布系統(tǒng)識(shí)別跨學(xué)科合作模式。

研究結(jié)果表明，跨學(xué)科合作整體呈現(xiàn)關(guān)系緊密化、影響力擴(kuò)大化、團(tuán)隊(duì)規(guī)模化的顯著趨勢(shì)。從領(lǐng)域動(dòng)態(tài)來(lái)看，1950—2010年“生命科學(xué)-醫(yī)學(xué)”組合持續(xù)領(lǐng)先，2010年后，“計(jì)算機(jī)科學(xué)-工程科學(xué)”組合迅速崛起并成為核心；“工程科學(xué)-物理學(xué)”、“工程科學(xué)-材料科學(xué)”等組合則保持持續(xù)穩(wěn)定的高活躍度。通過(guò)聚類(lèi)分析，研究識(shí)別出四種主要跨學(xué)科合作模式：興趣導(dǎo)向型（自發(fā)形成、圍繞新興熱點(diǎn)、規(guī)模中?。?、層級(jí)結(jié)構(gòu)型（組織化程度高、影響力強(qiáng)、具有穩(wěn)定協(xié)作體系）、親緣關(guān)系型（學(xué)科關(guān)聯(lián)緊密、合作強(qiáng)度高、團(tuán)隊(duì)規(guī)模適中）、資源密集型（依賴(lài)大型設(shè)施、團(tuán)隊(duì)規(guī)模龐大、聚焦重大復(fù)雜問(wèn)題）。模式演進(jìn)方面，跨學(xué)科合作經(jīng)歷了1950—1980年以興趣導(dǎo)向型為主、1980—2010年層級(jí)結(jié)構(gòu)型快速增長(zhǎng)、2010 年后資源密集型涌現(xiàn)為主流的三階段演變，且2010—2020年間部分興趣導(dǎo)向型合作逐步向?qū)蛹?jí)結(jié)構(gòu)型轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)出專(zhuān)業(yè)化、領(lǐng)域化發(fā)展趨勢(shì)。

本研究的理論意義在于構(gòu)建了團(tuán)隊(duì)合作視角下的長(zhǎng)周期、全學(xué)科演化分析框架，首次系統(tǒng)識(shí)別并量化了四種跨學(xué)科合作模式及其演進(jìn)規(guī)律，豐富了科學(xué)計(jì)量學(xué)與跨學(xué)科研究的理論體系。實(shí)踐價(jià)值上，研究揭示的跨學(xué)科合作特征與模式轉(zhuǎn)變規(guī)律，為科研政策制定、資源優(yōu)化配置、科研平臺(tái)建設(shè)提供了精準(zhǔn)依據(jù)。研究創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在三方面：一是采用73年全學(xué)科大規(guī)模文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科合作的長(zhǎng)周期全景式分析；二是構(gòu)建了多維度指標(biāo)體系與聚類(lèi)分析相結(jié)合的研究方法，實(shí)現(xiàn)了合作模式的精準(zhǔn)識(shí)別與量化表征；三是揭示了資源密集型模式的涌現(xiàn)規(guī)律與興趣導(dǎo)向型向?qū)蛹?jí)結(jié)構(gòu)型的轉(zhuǎn)變機(jī)制，為理解跨學(xué)科合作的演化邏輯提供了全新視角。

總體而言，本研究不僅深化了對(duì)跨學(xué)科合作歷史規(guī)律與發(fā)展趨勢(shì)的認(rèn)知，更為推動(dòng)跨學(xué)科研究高質(zhì)量發(fā)展、助力科技強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略實(shí)施與新質(zhì)生產(chǎn)力培育提供了重要的實(shí)證支撐與政策參考。跨學(xué)科合作作為科技創(chuàng)新的核心路徑，其模式的持續(xù)演進(jìn)將深刻影響科學(xué)研究的組織形式與發(fā)展方向，未來(lái)需通過(guò)優(yōu)化協(xié)同機(jī)制、改革評(píng)價(jià)體系、強(qiáng)化資源共享等方式，應(yīng)對(duì)學(xué)科范式差異、資源門(mén)檻等挑戰(zhàn)，充分釋放跨學(xué)科合作的創(chuàng)新潛力。

作者簡(jiǎn)介

鄒慧，上海大學(xué)碩士研究生，上海人工智能實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)生。研究方向?yàn)槿斯ぶ悄?、大?shù)據(jù)與情報(bào)分析。

徐琨鵬，上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心科研助理。研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析。

陳李偉，復(fù)旦大學(xué)社會(huì)發(fā)展與公共政策學(xué)院博士研究生。研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)思潮、青年社會(huì)心態(tài)與人機(jī)協(xié)同下的價(jià)值傳播。

劉博恩，昆山杜克大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)系本科生。研究方向?yàn)樯缃痪W(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)。

瞿晶晶，上海人工智能實(shí)驗(yàn)室副研究員。研究方向?yàn)槿藱C(jī)交互、人工智能創(chuàng)新、人工智能治理。

傅曉明，哥廷根大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所教授，復(fù)旦大學(xué)社會(huì)智能研究中心首席科學(xué)家。研究方向?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)、社會(huì)計(jì)算。

通信作者

瞿晶晶，郵箱地址：qujingjing@pjlab.org.cn。

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