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1、科学知识图谱在学科评价中的应用研究扌商要：进入新世纪以来，科学知识图谱与知识可视化得到迅速的发展，已在各个 学科中得到广泛的应用。本文借助科学知识图谱的方法和实例，来展示和分析科学知 识图谱的基本概念、发展历程、前沿领域、主要方法和类型以及在学科评价领域中的 应用。关键词：科学知识图谱;知识地图；学科评价Scientific Knowledge Map in Discipline evaluationAbstract: In the new century, since scientific knowledge map and knowledge visualization have deve
2、loped rapidly, so it has been widely used in various disciplines. This paper describes the basic concepts and types, history and development, frontier areas of scientific knowledge map, and analyzes how to apply it in discipline evaluation as well, with the help of scientific knowledge methods and i
3、nstance.Keywords： Scientific knowledge map; knowledge map; discipline evaluation1 绪论12科学知识图谱的基本概念与特征22.1 科学知识图谱的基本概念22.2 知识图谱的特征22.2.1 知识图谱是信息可视化的一个分支22.2.2知识图谱是知识管理中数据挖掘和知识发现的有效手段23科学知识图谱的历史背景及国内外现状43.1科学知识图谱的发展历程43.2我国科学知识图谱的现状44科学知识图谱的工作流程与基本方法64.1科学知识图谱的工作流程64.2科学知识图谱的基本方法64.2.1 引文分析64.2.2耦合分析64
4、.2.3聚类分析75科学知识图谱类型及其在学科评价中的应用85.1科学知识图谱类型85.1.1多维尺度图谱85.1.2社会网络分析图谱85.1.3 时间线知识图谱85.1.4 多视角共引网络知识图谱95.2科学知识图谱技术在学科评价中的应用背景95.3 科学知识图谱技术在学科评价中的应用105.3.1共词分析与学科评价105.3.2多兀统计分析与学科评价105.3.3词频分析与学科评价115.3.4社会网络分析与学科评价115.4在学科评价中所应用到的科学知识图谱方法实例分析115.4.1学科结构及发展特征评价115.4.2 学科內科学实体评价125.4.3 学科的科学生产力评价125.4.4
5、学科影响力评价135.4.5 学科发展趋势评价135.4.6学科可用资源评价135.4.7学科发展目标评价135.4.8学科教学评价146结束语15致谢错误！未定义书签。参考文献161绪论从人类出现开始，人们就有意识地不断归纳、总结及描绘已经发现的科学知识。随着信息技术 的发展，人们获取的信息和需要处理的信息增加。人们通过应用信息可视化技术，对文献及进行自 动分类，绘制各种形式具有知识导向的知识地图，逐渐发展出来一个新领域一一科学知识图谱。科学知识图谱是揭示科学知识的发展进程与结构关系的一种图形,是科学计量学十分有前景的 研究方向。虽然我国对科学知识图谱研究起步较晚，但根据对陈超美教授关于可视
6、化软件Citespa- ce的网站访问统计，2008年我国访问率占全球总访问率的32.34%,排在世界第二位，而2009年 我国访问率占总访问率的38.29%,攀升为世界第一。这些数据从一定程度上说明，科学知识图谱 已引起我国学者的广泛关注。近年来科学计量学、文献计量学研究领域热点之一，就是如何在准确翔实地传达知识的基础上， 以可视化的图像直观形象地向人们展示学科之间的联系。本文研究了科学知识图谱的基本概念、发展历程、前沿领域、主要方法和类型以及在学科评价 领域中的应用。2科学知识图谱的基本概念与特征2.1科学知识图谱的基本概念科学知识图谱(Mapping Knowledge Domains)
7、：是引文分析和可视化技术相结合的产物。它 以科学知识为计量研究对象，用可视化技术描述知识资源及其载体，挖掘、分析、构建、绘制和显 示知识及它们之间的相互联系，是显示科学知识的发展进程与结构关系的一种图形，属于科学计量 学(scientometrics)的范畴。建立在引文分析和信息可视化相结合的基础上的知识图谱是科学计量学的发展和创新的产物，它在数学方程式表达科学发展规律的基础上进而以曲线形式将科学发展规律绘制成二维图形。 科学知识图谱可视化地描述人类随时间拥有的知识、资源及其载体，在组织内创造知识共享的环境 以促进科学技术研究的合作和深入。其描述的对象主要包括：从事科学技术活动和作为知识载体的
8、 人，显性或编码化的知识，以及其过程或方法。因此，科学知识图谱既是可视化的知识图形，又是 显示了知识元或知识群之间网络、结构、互动、交叉、演化或衍生等诸多复杂的关系的序列化的知 识谱系。科学知识图谱包括新自组织图谱、前景图、散点图、链接节点图、时间序列图谱和3D显 示图等。科学知识图谱与科学知识地图的概念存在本质上的差异。知识地图使无序的知识信息变得有 序，提高了知识的利用率，构建了知识间的关系，它只能表现科学活动以及知识分布状况。知识图 谱从一个真正动态发展的知识结构描述一系列地图在一定时间、一定范围内的发展和变化，不仅能 展现学科内、学科问知识的现状、发展和完善，更能揭示知识之间的联系及知
9、识的进化规律，是处 在不断的更新和扩展的状态中。2. 2知识图谱的特征2.2.1知识图谱是信息可视化的一个分支信息可视化是利用计算机支撑对抽象数据进行可视化表示。知识可视化是将数据挖掘和知识 发现等方法所获得的知识的构成、知识之间的逻辑关系、具有复杂结构的知识等各种知识和规律用 可视化的方法表现出来，使知识易于理解。知识图谱又被称为知识领域可视化，利用信息可视化技 术，根据共引分析、共现分析等理论基础，构建的一种知识之间关系的网络图。知识图谱以文献等 信息为节点、以它们之间关系为边的图形，包含了链型、树型、网型等结构。这种方法可以扩展到 深层次的知识发现和数据挖掘领域。知识图谱可以是静态的关联
10、、聚类、分类知识，也可以是反映 系统演化规律的知识。因此，知识图谱属于信息可视化的一个重要分支L%2.2.2知识图谱是知识管理中数据挖掘和知识发现的有效手段知识管理通过整理分散、复杂、难以理解的信息单元，提供容易使人们理解和使用的知识， 系统化地处理和利用信息，发掘知识内涵，建立以先进信息技术为基础的知识管理系统，促进知识 的广泛共享。数据挖掘是从大量数据中挖掘隐含的、前所未知的、具有潜在价值的蕴含数据间关系， 揭示价值的知识或规则。数据挖掘的主要模式有聚类、序列模式、分类等。聚类是按照同一类别的 个体差距尽量小，而不同类别的个体差距尽量大的原则，将把一组个体按照相似属性分类；序列模 式是指对
11、数据间的前后序列关系进行分析排序；分类则是为一个事件或对象归类。知识图谱就是将 数据挖掘和知识发现的有关方法和模式移植过来。它研究大量、不完全、模糊、随机、事先未知的 数据的共引、共现关系，采用关联、序列、聚类、分类等方法深层次的分析，自动、有效、智能地 提取隐含于其中的有用信息和知识。知识图谱的应用于发现科学理论和方法的历史演变过程，这是通过对知识图谱的引证关系挖 掘分析发现；学科结构特点、研究热点、发展源流、专业相关程度以及突破性成就、未来发展方向 等可以对按年代分布所构成的历史图和网状关系进行共现、共引、耦合关系进行研究中找到闵。 总之，知识图谱是知识管理中数据挖掘和知识发现的有效手段，
12、在揭示信息关联及规律方面具备其 他许多方法不町比拟的优越性和独到之处。3科学知识图谱的历史背景及国内外现状3.1科学知识图谱的发展历程在科学计量学研究中，传统的研究科学学科领域发展规律的方法十分耗时耗力：学者们必须查 阅该领域的海量文献来了解一个学科领域发展的整体状况。很啟这里面会掺杂主观的判断，而且 既费时又困难，难以重复进行。因此，科学计量学家们一直努力在寻找一种同传统方法相比，具有 更客观、科学、有效的新方法来研究科学学科的结构与进展。20世纪30年代，在科学的社会功能这部奠基性著作中，贝尔纳不仅为科学学，而且为科 学计量学提供了基本的研究范式以及美国著名科学社会学家Robert K.
13、Merton的博士论文十七 世纪英格兰的科学、技术与社会辅以直观可视的图表，对职业、科学和技术的兴趣转移进行了计 量分析。普赖斯在科学的科学一文中，论证了 “贝尔纳分析科学时的三大特点：定量研究、 理论模式、政策与管理研究”。在普赖斯的科学计量学成就中，第一个标志性成果是他发现的 科学发展指数规律，把科学定量研究的方法引入科学学，使科学学变更为成熟。从此，以科学计量 学为基础的科学学理论与应用研究成为主流，并且在贝尔纳科学学范式下，引发了科学计量学从历 史分析到引文分析的重大转向。科学知识图谱就是在在引文分析理论、复杂网络与社会网络分析理 论、信息可视化技术的推动下，逐渐成为国内外科学计量学一
14、个崭新的研究热点。严格意义上以引 文分析方法和信息可视化技术为基础的的科学知识图谱经历了三个发展阶段。(1) 引文分析理论的发展促进了科学知识图谱的兴起。不断丰富和发展引文分析的理论基础， 深化和扩大多元统计方法在科学计量学中的应用。(2) 复杂网络系统和社会网络分析的兴起丰富了引文分析理论与方法。社会学中社会网络分析 和统计物理学中复杂网络分析的兴起及其在引文分析领域中的应用，开辟了科学知识图谱与知识可 视化的新途径。计算机技术与一系列网络分析软件的发展，为复杂网络和社会网络技术在引文网络 研究的结合于应用创作了条件。(3) 信息可视化为科学知识图谱提供了强大的技术支持。信息可视化技术的成熟
15、以其在社会网 络分析中的应用，并把科学计量学推进到知识可视化为标志的新阶段。1999年陈超美出版了该领 域的第一部学术专著信息可视化与虚拟环境，标志着信息可视化技术发生重大转折的时期，之 后相关研究如雨后春笋般涌现。陈超美创造性地把信息可视化技术和科学计量学结合起来，开发的 CiteSpace系列应用软件，形成了适于多元、分时、动态的复杂网络分析的新一代信息可视化技术, 把对科技情报的知识计量和知识管理研究推进到以知识图谱与知识可视化基础的新阶段。3.2我国科学知识图谱的现状改革开放以来，我国科学学、科学计量学、管理学与情报学(信息科学)等领域注重学科建设, 得到迅速的发展。然而，由于科学知识
16、图谱绘制系统开发及引文数据获取的不易，对专业人员不仅 要求具备丰富的学科背景，同时也要求使用者能熟练掌握绘制技术等问题的存在使得国内在知识图 谱的应用方面缺少理论上的实证分析，主要是将知识图谱作为一个工具，应用于各个领域，其应用 研究还比较薄弱。但是由于知识图谱是科学计量学领域的一个新的活跃分支，其历史还比较短，所 以国内外在知识图谱的应用研究方面，差距并不大两。从20世纪90年代至今，科学学、科学计量学和情报计量学以及专门的研究机构（如大连理工 大学的科学学与科学技术管理研究所等）一直在加强与世界学术同行的国际交流和合作研究，关注 科学知识图谱的研究和发展，取得了一系列研究成果，保持着应有的学科地位。如
