[论文解读] A Century of Science: Globalization of Scientific Collaborations, Citations, and Innovations

Yuxiao Dong, Hao Ma+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 17, 2017

scientometrics and bibliometrics research参考文献 25被引用 29

一句话总结

本文利用微软学术图谱，基于1900年至2015年间的8900万篇科学论文，分析了科学合作、引用行为及全球影响力的演变。研究揭示了科学从个体研究向协作研究的转变，2000年代时超过90%的高被引创新成果由团队完成，国际合作风潮增长了25倍，美国、英国和德国的引用主导地位从约95%下降至约50%。

ABSTRACT

Progress in science has advanced the development of human society across history, with dramatic revolutions shaped by information theory, genetic cloning, and artificial intelligence, among the many scientific achievements produced in the 20th century. However, the way that science advances itself is much less well-understood. In this work, we study the evolution of scientific development over the past century by presenting an anatomy of 89 million digitalized papers published between 1900 and 2015. We find that science has benefited from the shift from individual work to collaborative effort, with over 90% of the world-leading innovations generated by collaborations in this century, nearly four times higher than they were in the 1900s. We discover that rather than the frequent myopic- and self-referencing that was common in the early 20th century, modern scientists instead tend to look for literature further back and farther around. Finally, we also observe the globalization of scientific development from 1900 to 2015, including 25-fold and 7-fold increases in international collaborations and citations, respectively, as well as a dramatic decline in the dominant accumulation of citations by the US, the UK, and Germany, from ~95% to ~50% over the same period. Our discoveries are meant to serve as a starter for exploring the visionary ways in which science has developed throughout the past century, generating insight into and an impact upon the current scientific innovations and funding policies.

研究动机与目标

• 理解116年来科学合作、引用实践及全球影响力的长期演变。
• 探究科学工作结构（个体 vs. 协作）随时间的变化。
• 考察科学影响力地理分布的多样化以及历史科学强国影响力的衰落。
• 分析引用行为的转变，包括自引行为及文献使用的时间深度。
• 基于历史趋势，为科技政策、创新战略及资金分配提供数据驱动的洞察。

提出的方法

• 利用微软学术图谱，构建了1900年至2015年间的大型学术数据集，包含8900万篇出版物、7.95亿条引用及123亿条合作关系。
• 通过作者数量、机构隶属关系及来源国家追踪合作趋势，衡量国际及多机构团队的兴起。
• 通过计算个体、机构及国家层面的自引率，分析引用模式随时间的变化。
• 利用引用影响力与合作网络，绘制高影响力机构与创新成果的地理分布。
• 通过测量各十年间被引文献的平均年龄，量化文献引用时间深度的变化。
• 运用网络分析与时间序列分解，识别科学产出与知识传播的结构性转变。

实验结果

研究问题

• RQ1 1900年至2015年间，个体与协作科学研究之间的平衡如何演变？
• RQ2 过去一个世纪中，科学创新与引用影响力的地理分布发生了怎样的变化？
• RQ3 科学家的引用行为发生了哪些变化——特别是自引行为及对旧文献的使用？
• RQ4 国际合作增长到何种程度？其与科学影响力之间存在何种关联？
• RQ5 科学影响力在少数主导国家中的集中程度长期趋势如何？

主要发现

• 2000年代，全球被引次数排名前1%的论文中，超过90%由协作团队完成，而1900年代仅约25%，表明协作创新增长了四倍。
• 从20世纪初至2015年，每篇论文的平均作者人数增长了三倍，反映出向团队科研的重大转变。
• 1900年至2015年间，国际合作风潮增长了25倍，标志着科学研究的深刻全球化。
• 美国、英国和德国的引用份额从20世纪初的约95%下降至2015年的约50%，表明科学影响力显著多样化。
• 自引率大幅下降：个体作者的自引率从30%降至10%，国家层面的自引率从90%降至30%，反映出更高的开放性与更广泛的文献参与。
• 科学家现在引用的文献，平均比20世纪初的文献老90%–100%，表明科学话语中对历史文献的深入参与趋势增强。