全球科技前沿现状分析—基于汤森路透的科技论文和引文数据

岳卫平 博士汤森路透知识产权与科技2014 年 9月 26 日第四十六期高校领导进修班， 国家教育行政学院

研究前沿—寻找并描述科学的结构• 研究前沿的分析提供了一个独特的视角去洞悉科学研究是如何展开的，揭示了不同研究者因探究科学问题产生的关联性。

• 汤森路透将持续跟踪全球最有影响力的学术文献，不断丰富和提升分析方法以观察和记录科学研究的发展过程。为科学政策的制定者、管理者、以及需要对科学研究进展进行监测、提供支持、推动研究进步的人们提供客观、详实的分析数据与结果。

2

Henry Small ：共被引 (co-citation) 分析的创始人• “共被引”是一种新的文献耦合形式，即两篇文献被共同引用的情形。两篇文献的共被引频率是通过对比 SCI中施引文献列表并计算相同条目得到的；

• 共被引文献形成的网络能够用来定义特定的科学领域；

• 共被引文献聚类能够为我们提供一种全新的视角来探索科学的结构。

Henry Small, “Co-Citation in the Scientific Literature: A New Measure of the Relationship Between Two Documents,” Journal of the American Society for Information Science, 24(4): 265-69, July/August 1973 3

共被引：分析原理• 计算一对文献（或作者或期刊）被第三方同时引用的次数。越多的文献引用这一对文献，它们之间的相关性就越强。这种关系是动态且具有前瞻性的。

1. 当论文 A 和论文 B 同时被论文 P 引用，A 和 B 很有可能具有研究主题方面的相关性

A

P

B

2. 当共被引频率较高时，即形成了一组文献 ，它们之间具有研究主题方面的相关性

A

B

C

4

Small 利用共被引分析建立的世界科学图景

H. Small, “Visualizing science by citation mapping,” Journal of the American Society for Information Science, 50(9): 799-813, 1999. 5

Essential Science Indicators(ESI) 以及研究前沿 (Research Front) 的诞生

6

汤森路透发布《 2013 年研究前沿 》报告

Christopher King and David A. Pendlebury, Research Fronts 2013:A Survey of 100 Top Specialties in the Sciences and Social Sciences, April 2013 7

• 基于 2007-2012 年的文献， 将 ESI 数据库中 21 个学科领域的研究前沿按照总被引用次数分学科进行排序，并提取排在前 10% 的研究前沿；

• 提取出来的研究前沿，再通过其核心文献的平均出版年份进行排序，选取前十位“最年轻”的研究前沿；

• 报告中列出了 10 个领域中的 10大研究前沿，并呈现了这些研究前沿背后核心文献的数量、引用次数以及核心文献平均出版年。

地球科学研究前沿—事件驱动

8

地球科学研究前沿排名 研究前沿 核心文

献数量引用次数

核心文献的平均出版年

1 中南亚造山带构造演化 24 1,176 2010.1

2 全球地面异戊二烯排放和气候 25 1,300 2009.8

3 藏南锆石 U-Pb 定年方法研究 45 2,521 2009.7

4格陵兰冰芯定年研究和旧石器中晚期过渡 28 2,490 2009.6

5 纳米粒子在大气中的成核和生长 33 1,835 2009.6

6 气候变化和极端降水 30 2,098 2009.5

7 格陵兰冰盖质量，融化，和运动 25 1,627 2009.4

8 2008 年汶川地震研究 38 2,326 2009.1

9 碳排放和北极地区的空气污染 17 1,090 2009.1

10地面运动预测方程和意大利中部拉奎拉地震 31 2,196 2009.0

9

地震驱动的相关研究• 无论 2008 年的中国的汶川地震，还是 2009 年发生意大利的拉奎拉地震，均激发一批重要研究文献的产生。

• 具有讽刺意味的是，汶川从未被认为处在地震高发带上。随后的研究主要确认表面裂度等一些专业指标，以及有关此次地震的其他专业数据，同时这些论文也回顾了在印度以及美国西部处于同一地震带区域所发生的类似的现象。

10

福岛地震核电站泄漏相关研究• 以下两个研究课题的引用未排在前 10% ，但符合及时、快速的特征，因此定义为热点领域。

• 前沿 1 中研究人员将日本发生的地震与之前一年发生在智利的地震关联在了一起。两次地震具有相似的应力轴，并且两者均为巨大的隐没带地震。

• 前沿 2 中很多核心文献报道了土壤、水、大气中同位素铯 137 、碘 131 和氙 133 的监测结果。

11

研究前沿 核心文献数量

引用次数

核心文献的平均出版年

2011 年日本东北地震吉 2010 年马乌莱地震 41 1,003 2011.5

福岛第一核电站核泄漏与扩散 18 253 2011.4

2014 年地球科学研究前沿与 2013 年的对比•2011 年东日本大地震与海啸观测研究•藏南锆石的地质年代学•大气中异戊二烯二次有机气溶胶的生成机理研究

2013 研究前沿：•藏南锆石 U-Pb 定年方法研究•全球地面异戊二烯排放和气候

12

临床医学研究前沿—学术与工业界共同关注

13

临床医学研究前沿排名 研究前沿 核心文

献数量引文次数

核心文献的平均出版年

1 经导管主动脉瓣植入术 50 2,818 2011.0

2 非典型溶血性尿毒症综合征和补体激活 36 1,939 2010.6

3转移性黑色素瘤对 BRAF抑制剂获得耐药性机制 36 4,777 2010.5

4特发性肺纤维化和随机安慰剂对照药物试验 38 2,269 2010.5

5 病理学和治疗非酒精性脂肪肝 34 1,978 2010.5

6HER2阴性乳腺癌患者结合与不结合贝伐单抗的化疗 14 1,909 2010.5

7用 Brentuximab Vedotin治疗霍奇金淋巴瘤的难度与复发研究 23 2,001 2010.4

8 L28B 基因多态性与丙型肝炎患者的治疗 47 5,172 2010.3

9间变性淋巴瘤激酶（ ALK ）抑制非小细胞肺癌 46 3,716 2010.3

10全球国家和区域评估：孕产妇，新生儿和儿童健康 42 2,640 2010.3

14

BRAF抑制剂的前途与困境•非诚勿扰 2 中孙红雷饰演的男主角患黑色素瘤去世。研究发现，大约有一半的黑色素瘤患者体内某种负责编码 BRAF酶的基因存在突变，而该酶激活后会引发癌细胞的扩增。

15

• “转移性黑色素瘤对 BRAF抑制剂获得耐药性机制”该研究前沿由 36 篇核心文献组成，被引用 4,777 次，其中 7 篇发表于 2007-2009 年间，而其他 29 篇均发表 2010- 2012 年，显示了该领域研究步伐加快的征象

制药公司的积极参与• 下表重点分析了该研究前沿中制药公司参与核心文献研究以及他们资助核心文献的情况。可以看到：包括施贵宝、罗氏、葛兰素史克、默克、诺华和辉瑞等在内的全球知名药企都有在该前沿中参与或资助研究。

16

公司 资助的核心文献

施贵宝 (Bristol Myers Squibb)

10

诺华 (Norvatis) 7

罗氏 (Hoffmann La Roche) 6

基因泰克 (Genetech) 默克 (Merck) 辉瑞 (Pfizer) 帕勒克斯西康 (Plexxikon)

3

千年制药 (Millennium) 2

公司 核心文献

施贵宝 (Bristol Myers Squibb) 8

帕勒克斯西康 (Plexxikon) 7

罗氏 (Hoffmann La Roche) 美达莱 (Medarex)

5

葛兰素史克 (GlaxoSmithKline) 3

基因泰克 (Genetech) 诺华 (Norvatis)

2

2014 年研究前沿：危重病人的强化胰岛素治疗与羟乙基淀粉液体复苏的讨论 • 合理控制危重病患者的血糖是危重病医学的常规工作之一。 Van Den Berne等人在 2001 年最早提出强化胰岛素治疗概念（即将血糖控制在 4.4-6.1 mmol/L ）。

• 羟乙基淀粉自 20 世纪 60 年代便广泛用于多种危重病的复苏治疗。

• 德国耶拿大学的 Reinhart K 作为通讯作者发表在《 New England Journal of Medicine 》 2008 年的论文对重症脓毒症进行强化胰岛素治疗的意义以及羟乙基淀粉（ HES 200/0.4 ）液体复苏治疗的安全性提出了质疑。

17

物理研究前沿—处在最前沿的中国科学家

18

物理学研究前沿排名 研究前沿 核心文

献数量引文次数

核心文献的平均出版年

1 碱掺杂铁硒超导体 49 2,000 2011.2

2自旋 - 轨道耦合玻色 - 爱因斯坦凝聚 48 1,752 2011.1

3 暗物质直接探测实验 48 3,285 2010.6

4 马约拉纳费米子证明 44 2,887 2010.6

5 顶夸克前后不对称 48 2,213 2010.6

6 量子模拟与被困离子 36 2,017 2010.5

7 交点间隙结构的铁基超导体 36 1,863 2010.4

8 全息费米面及其量子纠缠熵 37 2,643 2010.1

9 解释量子不和谐 41 3,650 2010.0

10 拓扑绝缘体 45 8,957 2009.9

19

高温超导材料—碱掺杂铁硒超导体

1986

发现铜酸盐的高温超导特性 (1987年诺贝尔物理学奖 )

2006-2008

确认铁基化合物存在超导现象

2010

硒取代砷的铁磷族元素化合物，形成铁硫族化合物超导体家族 (2013年研究前沿 )

未来……

更多超导材料的发现……

20

磁共振成像（ MRI ）与核磁共振（ NMR ）仪器

“磁悬浮”列车

• 超导材料能够在没有电阻的状态下产生电流，具有非常广阔的应用前景。

处在最前沿的中国科学家• 下表列举了产生超导材料领域的 49 篇核心文献的国家和机构，可以看到在机构和科学家方面，中国在凝聚态物理领域均占有主导优势。

21

排名 国家 % 机构 % 科学家 %

1 中国 (30) 61.2 中国科学院 (15) 30.6 陈根富，人民大学 (9) 18.4

2 美国 (15) 30.6 人民大学 (13) 26.5 陈仙辉，中国科学技术大学 (8) 16.3

3 德国 (7) 14.3 中国科技大学 (8) 16.3何俊宝，人民大学 (7)王笃明，人民大学 (7)应剑俊，中国科学技术大学 (7)

14.3

4日本 (5)摩尔多瓦 (5)瑞士 (5)

10.2 浙江大学 (7) 14.3 王向锋，中国科学技术大学 (6) 12.2

5 法国 (4) 8.2 奥格斯堡大学 (6) 12.2

董持衡，浙江大学 (5)方明虎，浙江大学 (5)胡江平，中国科学院 (5)王爱峰，中国科学技术大学 (5)王杭栋，浙江大学 (5)张猛，中国科学技术大学 (5)

10.2

22

铁基高温超导荣获 2013 年度国家自然科学奖一等奖

截至 2013 年 1 月 4 日，铁基超导体的 8 篇代表性论文 SCI 共他引 3801 次， 20 篇主要论文共 SCI 他引 5145 次。相关成果被众多国际知名学术刊物专门评述或作为亮点跟踪报道。

著名理论物理学家，美国佛罗里达大学 Peter Hirschfeld 教授说：“一个或许本不该让我惊讶的事实就是，居然有如此多的高质量文章来自北京，他们确确实实已进入了这个（凝聚态物理强

”国）行列 ；美国斯坦福大学 Steven Kivelson “教授说： 让人震”惊的不仅是这些成果出自中国，重要的是它们并非出自美国。

（腾讯新闻综合科学网报道）

正如《科学》杂志在一篇题为《新超导体将中国物理学家推到最前沿》的文章中所说：“如洪流般不断涌现的研究结果标志着在凝聚态物理领域，中国已经成为一个强国。”

22

铁基高温超导荣获 2013 年度国家自然科学奖一等奖

23

获奖五人合影（从左至右：王楠林、陈仙辉、赵忠贤、闻海虎、方忠）

24

探寻希格斯玻色子的研究呢 ?• 探测希格斯玻色子是当前最热的研究前沿。该前沿由 38 篇发表于 2012 年的核心文献与相应的施引文献构成。

• François Englert 和 Peter Higgs 在做出这项发现时都是年轻科学家。 1964 年，他们分别独立地提出一项理论，用于挽救当时濒临崩溃的标准模型。几乎半个世纪之后， 2012 年 7 月 4日，他们两人都出席了位于日内瓦的欧洲核子中心 (CERN)举行的发布会，会上科学家们宣布他们发现了希格斯粒子的存在，从而终于证实了当年这两位科学家预言的准确性。

24

2014 年物理学领域的研究前沿•希格斯玻色子观测

中国的施引文献量也比较多，这从一定程度上反映出中国对该研究前沿的关注与跟进，中国科学院是主要参与机构之一。

•碱金属掺杂铁硒超导体 AxFe2-ySe2

•拓扑莫特绝缘体25

农业，植物学和动物学• 茉莉酮酸的生物合成与信号转导 — 推进癌症研究

26

生态与环境科学•生态与环境科学是这个国家的重点领域，而在海洋酸化与海洋生态系统领域，特别是珊瑚礁系统研究方向，澳大利亚处于全球领跑地位。•在海洋酸化和海洋生态系统这一研究前沿的 45 篇核心文献中，有 9 篇来自澳大利亚的科学家。过去 5 年，澳大利亚在整个生态与环境科学领域的论文份额约为 5.5% ，而澳大利亚在海洋酸化和海洋生态系统研究前沿中却贡献了 20% 的核心文献，

2014 ：海洋酸化对海洋生态系统的影响

27

化学与材料科学• 聚合主要讨论生产聚合物太阳电池 • 能电池的卷辊方法 —— 实际上是将这些电池“印刷”在薄片上。最终，这项技术将使大规模生产成为可能，由此实现该技术所承诺的重量轻和柔软的太阳能电池，这将可以应用在为移动设备供电，和为发展中国家的边远地区提供电力。物太阳能电池的加工。

• 卷辊研究： 丹麦技术大学（ Technical University of Denmark ）的 可持续能源国家实验室的能源转化和储存系教授 Fredrik C. Krebs, 是该领域总共 35 篇核心文献中的 31 篇的作者。

• 2014 年：高能量转换效率聚合物太阳能电池28

经济学，心理学以及其他社会科学• 次贷危机，流动性和信用，公司治理• 2008 年金融危机引发的研究热潮 , 该研究前沿有

37 篇核心文献，主要发表于 2009 年及以后。类似于地球科学领域里大地震的例子，这是又一个“事件驱动”型研究前沿的例证

29

在 2013 年出现过的研究前沿• 伽利略宇宙论及伽利略场研究 • 赫歇尔空间天文台任务、科学仪器性能表现及观测计划 • 致密双星（中子星 /黑洞）合并理论及观测方法研究 • 费米伽玛射线空间望远镜搭载的大天区望远镜的观测结果及其性能表现

• 通过实验室探测、天文观测、推导和拟合等多种手段研究中微子和反中微子

• 生物柴油燃料发动机使用性能与排放物监测 • 家族企业管理与绩效研究

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知识

产权

创造

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汤森路透预测 2014诺贝尔奖得主： 4位华裔入选

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钱泽南

张首晟

杨培东

邓青云

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2014年汤森路透中国引文桂冠奖颁奖典礼《 2014研究前沿》报告发布暨科学家论坛

（北京香格里拉饭店， 2014年 10月 27日）

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谢谢！• 数据来源： Web of Science, Essential Science Indicators (ESI),

Journal Citation Reports, InCites

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