跨學科合作的歷史規(guī)律、模式演進及展望

—— 基于全球1950—2022年

科學文獻數(shù)據(jù)的實證研究

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上海大學文化遺產(chǎn)與信息管理學院；2上海人工智能實驗室；3上海交通大學網(wǎng)絡信息中心；4復旦大學社會發(fā)展與公共政策學院；5昆山杜克大學應用數(shù)學與計算科學系；6哥廷根大學計算機研究所；7復旦大學社會智能研究中心)

在全球科技創(chuàng)新呈現(xiàn)交叉融合、高度復雜和多點突破態(tài)勢的背景下，跨學科研究已成為解決全球性復雜挑戰(zhàn)的關(guān)鍵途徑。近年來，學界圍繞跨學科的概念界定、測度指標及合作模式展開了諸多探索，從早期的定性分析到基于數(shù)據(jù)科學的定量研究，逐步深化了對跨學科特征的認知。然而現(xiàn)有研究存在學科范圍受限、時間跨度較短、測度角度單一等局限，難以全面反映跨學科合作的整體態(tài)勢與演化規(guī)律。為此，本研究立足跨學科團隊合作視角，基于1950—2022年間全球8260萬篇科學論文的大規(guī)模數(shù)據(jù)，旨在系統(tǒng)揭示跨學科合作的歷史規(guī)律、模式演進及發(fā)展趨勢，為跨學科體系建設與高效科研組織形式、資源配置機制優(yōu)化提供實證支撐。

研究圍繞三大核心問題展開：一是跨學科合作的整體演進趨勢如何，不同學科領域間的合作態(tài)勢與影響力存在怎樣的差異？二是如何通過量化識別跨學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？三是跨學科合作的結(jié)構(gòu)是如何隨時間推移演變，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4400萬名研究作者及超過10.3億個共同作者關(guān)系的有效樣本。在評估維度上，創(chuàng)新構(gòu)建了三項關(guān)鍵指標：基于Jaccard系數(shù)的合作強度（JBS），以消除學科規(guī)模差異帶來的偏差，精準衡量學科組合緊密程度；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），表征跨學科合作團隊的典型規(guī)模。在模式識別上，采用K-means聚類算法，基于三維指標空間的特征分布系統(tǒng)識別跨學科合作模式。

研究結(jié)果表明，跨學科合作整體呈現(xiàn)關(guān)系緊密化、影響力擴大化、團隊規(guī)?；娘@著趨勢。從領域動態(tài)來看，1950—2010年“生命科學-醫(yī)學”組合持續(xù)領先，2010年后，“計算機科學-工程科學”組合迅速崛起并成為核心；“工程科學-物理學”、“工程科學-材料科學”等組合則保持持續(xù)穩(wěn)定的高活躍度。通過聚類分析，研究識別出四種主要跨學科合作模式：興趣導向型（自發(fā)形成、圍繞新興熱點、規(guī)模中小）、層級結(jié)構(gòu)型（組織化程度高、影響力強、具有穩(wěn)定協(xié)作體系）、親緣關(guān)系型（學科關(guān)聯(lián)緊密、合作強度高、團隊規(guī)模適中）、資源密集型（依賴大型設施、團隊規(guī)模龐大、聚焦重大復雜問題）。模式演進方面，跨學科合作經(jīng)歷了1950—1980年以興趣導向型為主、1980—2010年層級結(jié)構(gòu)型快速增長、2010 年后資源密集型涌現(xiàn)為主流的三階段演變，且2010—2020年間部分興趣導向型合作逐步向?qū)蛹壗Y(jié)構(gòu)型轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)出專業(yè)化、領域化發(fā)展趨勢。

本研究的理論意義在于構(gòu)建了團隊合作視角下的長周期、全學科演化分析框架，首次系統(tǒng)識別并量化了四種跨學科合作模式及其演進規(guī)律，豐富了科學計量學與跨學科研究的理論體系。實踐價值上，研究揭示的跨學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、科研平臺建設提供了精準依據(jù)。研究創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在三方面：一是采用73年全學科大規(guī)模文獻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了跨學科合作的長周期全景式分析；二是構(gòu)建了多維度指標體系與聚類分析相結(jié)合的研究方法，實現(xiàn)了合作模式的精準識別與量化表征；三是揭示了資源密集型模式的涌現(xiàn)規(guī)律與興趣導向型向?qū)蛹壗Y(jié)構(gòu)型的轉(zhuǎn)變機制，為理解跨學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跨學科合作歷史規(guī)律與發(fā)展趨勢的認知，更為推動跨學科研究高質(zhì)量發(fā)展、助力科技強國戰(zhàn)略實施與新質(zhì)生產(chǎn)力培育提供了重要的實證支撐與政策參考。跨學科合作作為科技創(chuàng)新的核心路徑，其模式的持續(xù)演進將深刻影響科學研究的組織形式與發(fā)展方向，未來需通過優(yōu)化協(xié)同機制、改革評價體系、強化資源共享等方式，應對學科范式差異、資源門檻等挑戰(zhàn)，充分釋放跨學科合作的創(chuàng)新潛力。

作者簡介

鄒慧，上海大學碩士研究生，上海人工智能實驗室實習生。研究方向為人工智能、大數(shù)據(jù)與情報分析。

徐琨鵬，上海交通大學網(wǎng)絡信息中心科研助理。研究方向為數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析。

陳李偉，復旦大學社會發(fā)展與公共政策學院博士研究生。研究方向為網(wǎng)絡思潮、青年社會心態(tài)與人機協(xié)同下的價值傳播。

劉博恩，昆山杜克大學應用數(shù)學與計算科學系本科生。研究方向為社交網(wǎng)絡、深度學習。

瞿晶晶，上海人工智能實驗室副研究員。研究方向為人機交互、人工智能創(chuàng)新、人工智能治理。

傅曉明，哥廷根大學計算機研究所教授，復旦大學社會智能研究中心首席科學家。研究方向為互聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、大數(shù)據(jù)、社會計算。

通信作者

瞿晶晶，郵箱地址：qujingjing@pjlab.org.cn。

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