科学计量学的回顾和展望

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科学计量学的回顾和展望

沈 律【1】【2】

（1.皖南医学院，芜湖，；2.中国管理科学研究院，北京，）

摘 要：科学学的创始人J.贝尔纳在他奠定性科学学名著《科学的社会功能》中，也大量运用统计数据和图表，在数量分析的基础上阐述他的观点和看法。在科学的数学化趋势的推动下，科学学研究也逐渐走上了定量化的道路，这种定量研究融合了早期对科学的零散统计分析，并且日益发展壮大，最后形成了科学计量学这门学科。特别是D.普赖斯的工作贡献，他的两部科学计量学的奠基著作《巴比伦以来的科学》、《小科学，大科学》就是科学学数学化的代表。因此他被誉为科学计量学之父。科学计量学的研究结论较为客观，它有助于加深对科学技术的本质及其发展规律的认识，从而为科研管理工作和科技战略和政策制定提供参考和指导。

关键词：科学计量学；统计分析；科学技术；本质；规律；科研管理

The Review and Outlook of Scientific Metrology

SHEN Lu [1] [2]

(1. Wannan Medical College, Wuhu, ; 2. China Academy of Management Sciences, Beijing, )

Abstract: J. Berner, the founder of science, also used his statistics and charts in the social function of science, and expounded his views and views on the basis of quantitative analysis. Driven by the mathematical trend of science, scientific research has also gradually embarked on the road of quantitative determination, this quantitative research integrated the early scattered statistical analysis of science, and grew increasingly, and finally formed the discipline of scientific metrology. In particular, the work contribution of D. Price, whose two foundation works of his scientific metrology, “Science Since Babylon” and “Small Science, Great Science”, represent the mathematics of science. Thus he was hailed as the father of scientific metrology. The research conclusion of scientific metrology is more objective, which helps to deepen the understanding of the nature of science and technology and its development law, so as to provide reference and guidance for scientific research management work and scientific and technological strategy and policy formulation.

Key words: scientific metrology; statistical analysis; science and technology; essence; law; scientific research management

卡尔.马克思（Karl Heinrich Marx，1818-1883）就曾说过：“科学只有当它成功地应用数学到的时候，才算达到了完善的地步。”现在人们认为他是揭示数学定量研究在科学技术演化中作用和地位的第一人。F.恩格斯（Friedrich Von Engels，1820-1895）对科学发展的定量规律也早有论述，1844年他在《政治经济学批判大纲》一文中说：“科学发展的速度至少也是和人口增长的速度一样的；人口的增长同前一代人的人数成比例，而科学的发展则同前一代人遗留下的知识量成比例，因此在最普通的情况下，科学也是按几何级数发展的。”后来他在《自然辩证法》导言中又进一步指出：“科学的发展从此便大踏步地前进，而且得到了一种力量，这种力量可以说是与从其出发点起的（时间的）距离的平方成正比的”。 数学是科学的皇冠，但数学只能是科学的工具和科学的仆人。一部科学技术史表明，任何科学技术学科都是有自己的演化历史，任何科学技术学科都在演化过程中产生自己的专门进行定量分析的分支学科才走向成熟。诸如：物理学、化学以及各门技术科学，都在普遍的使用数学的情况下走向成熟的。有的学科没有出现分支学科，但广泛使用，有的学科单独立出，形成一门独立学科体系。定量分支学科的产生和建立，一方面表示这门学科的成熟程度，另一方面也反映这门学科在数学的推动下正大踏步地走向成熟，甚至会引发一场新科技革命。在某种意义上说，近代科学技术经历漫长的发展过程。在17世纪科学技术能够取得独立的社会地位，与笛卡尔、伽利略、牛顿等人把数学引入科学（物理学、天文学）的定量化研究是分不开的。因此，定量研究是一门科学在其演化过程中走向成熟的必经阶段。科学学作为一门具有头等重要意义的研究科学的科学也同样遵循这一发展规律。科学学的定量研究分支学科——科学计量学（Scientometrics）的产生标志着科学学在其演化成长过程中基本上结束了它的非常规胚胎孕育时期，进入常规成熟发展时期。科学学是在现代科学技术革命的背景中诞生和发展的，它的研究起始于20世纪30年代，第二次世界大战以后获得迅速发展。科学学的研究对象是科学自身，科学学在发展过程中，也深受科学中数学化趋势的影响。采用定量方法研究科学的发展规律，日益得到人们的重视。科学学的创始人J.贝尔纳（John Desmond Bernal，1901-1971）在他奠定性科学学（The science of science）名著《科学的社会功能》中，也大量运用统计数据和图表，在数量分析的基础上阐述他的观点和看法。在科学的数学化趋势的推动下，科学学研究也逐渐走上了定量化的道路，这种定量研究融合了早期对科学的零散统计分析，并且日益发展壮大，最后形成了科学计量学这门学科。特别是D.普赖斯（Derek John de Solla Price，1922-1983）的工作贡献，他的两部科学计量学的奠基著作《巴比伦以来的科学》、《小科学，大科学》就是科学学数学化的代表。因此他被誉为科学计量学之父。科学计量学的研究结论较为客观，它有助于加深对科学技术的本质及其发展规律的认识，从而为科研管理工作和科技战略和政策制定提供参考和指导。

1科学计量学的概念

科学计量学（Scientometrics）的定义有很多，不同的学者从各自不同的研究领域提出多种本质相似的表述。随着人们对科学技术自身认识的不断深入，科学计量学的定义也赋与更加丰富的内涵。与经济计量学（Econometrics）、社会计量学（Sociometrics）一样，它们都是在生物计量学（biometrics[z1] ）的影响下产生的。因此，生物计量学可以作为这些学科的源头和模板。科学计量学是一门什么学科？尽管科学学前辈们没有给出明确的定义，但科学学创始人J.贝尔纳在其名著《科学的社会功能》一书中明确表示定量分析研究科学技术的重要价值和意义。后来又在其另一部与A．马凯共同主编《科学的科学》论文集，开头序言篇《通往科学学的道路上》，就引用了中国《道德经》的一句名言：“道可道，非常道；名可名，非常名”。就是说科学学是在不断变化之中。从一开始就告诫人们：“过于刻板的定义有使精神实质被阉割的危险”。这种思想我们也可以用于对待科学计量学定义上。科学计量学的定义不是固定不变的，它会随着时代的变化而发生变化。

科学计量学从产生那天起，就有很多定义，人们从不同方面、不同角度、不同理论观点等等方面提出不同的概念。但都有一个相同点，那就是运用数学和统计分析的方法去研究科学技术问题。例如：

莫斯科大学著名科学学家纳利莫夫和穆利钦科就认为，所谓科学计量学“就是研究分析作为情报信息过程的科学的定量方法”。（1969）

乌克兰的布鲁西洛夫斯基把科学计量学定义为“研究科学的数学上正确的方法”。（1975）

苏联化学家格拉诺夫斯基把科学计量学看成元科学，“它能对各学科科学研究方向有效性做出判断”。（1980）

苏联学者基泰戈罗茨基认为，“科学计量学是科学事业的技术检查科。它能揭示出正在集约发展的科学技术领域。所有这些揭示出来的客观资料，对分配科学资源、培养科研人员等等都是十分重要的”。

乌克兰科学家多勃罗夫认为，“科学计量学是关于系统分析和实际科学管理的研究，它应当围绕可以定量评估的一切科学问题”，他还指出：“任何研究科学的定量方法，都是科学计量学”。（1978）

匈牙利著名物理化学家贝克指出，“科学计量学就是研究科学活动、科学生产率以及科学技术进步的评价的科学。是定量研究科学技术进步的科学”。

美国加菲尔德先生认为，“科学计量学的基本之点是博采各种数量技术，以用于科学学研究”。（1978）

苏联科学史所海通博士认为，“科学计量学是科学学三方面定量研究之一”。

科学计量学之父普赖斯认为，“科学计量学就是科学学，是精密的科学学”。

匈牙利学者《科学计量学》执行主编布劳温认为，“科学计量学则是分析科学情报产生，传播和利用的量的规律性，以便有助于更好地理解科学研究”。（1983）

随着超大科学时代的到来，我们则认为，“科学计量学是一门对科学技术进行数理统计分析的科学。它是运用数学和统计的方法对科学技术、经济和社会各种相关数据进行有效的分析研究，从而揭示出科学技术的本质及其发展规律以及与经济、社会关系。并运用这些规律指导科技、经济和社会整体实践活动过程的一门科学。科学计量学可分为理论科学计量学与应用科学计量学，理论科学计量学注重于理论研究，注重于学术探讨，探讨科学技术的本质及其发展规律；应用科学计量学着重于应用，将科学计量学运用于解决和指导各类科技管理、科技政策和战略制定以及对科技成果评估、价值判断，大学教育评估等等。它是科学学核心的分支学科。也是当前科学学研究领域最活跃的分支学科”。

2科学计量学的形成与发展

纵观科学计量学的形成与发展过程科学计量学大致经历了：“初创时期、形成时期、发展时期”这三个历史阶段。现分述如下：

2.1科学计量学的初创时期（19世纪下半叶到20世纪30年代）

对科学技术进行定量研究，至少可以追溯到100多年前，那时已经有少数自然科学家对科学的发展进行统计分析。早期运用统计分析方法对科学进行研究的代表人物有：德堪多、高尔顿、科尔、洛特卡、布拉德福等等。

1、阿尔丰沙.德堪多(Alphonse Decandolle,1806-1893)[z2] 是瑞士植物学家，他是瑞士著名植物学家德堪多（Decandolle ，1778-1841）儿子，他子父业，深受C.达尔文进化论的影响，把自然选择理论应用到研究人类和人类社会的精神和智力特征上，并于1873年发表了《200年来科学和科学家的历史》。在这本书中，他改变了以往仅注重科学思想发展的传统，首次创造性的运用统计方法研究科学本身，他以英国皇家学会、法国科学院和柏林科学院近200年来的院士为对象，考察了这些科学家的学科门类、家庭出身、宗教信仰的分布情况，分析了遗传、教育、语言、宗教、地理环境等因素对科学家成长和科学技术发展的影响。统计分析得出结论：科学技术进步依赖于社会、政治、文化背景等条件。他既是生物计量学家也是科学计量学启萌者。

2、弗朗西斯·高尔顿(Francis Galton,1822-1911)是《物种起源》书的作者C.达尔文的表弟。在科学计量学研究方面的突出贡献也是对科学家的统计分析。他的代表作有《遗传天赋》、《英国科学家》，高尔顿对英国伟人进行统计分析。结论是：“伟人们，包括有所创造的科学家在内，似乎都有血关系，且大都是出身名门”。高尔顿对统计和计量特别感兴趣。他说过：“只要有可能，你就应计数”他是这么说的，也是这么做的。他甚至将女人分为“迷人、一般、难看”进行统计分析。他的分析结论有一定的历史局限性，正如普赖斯指出的那样，高尔顿的著作中有几个调查附记是有价值的，一个是关于杰出科学家的计量分布研究，另一个是称之为社会学和心理学的研究报告。与其说他是科学计量学的先驱，还不如说他是个真正意义上的生物计量学家先驱。

3、美国学者A.J.洛特卡(A.J.Lodka,1880-1949)在20世纪20年代率先提出的描述了论文作者频率与论文数量之间存在着一种关系，这种关系就是科学生产率的倒数关系，即“倒数平方定律”又称“科学生产率的经验规律”又称“科研论文作者信息分布规律”。1926年，在美国一家人寿保险公司供职的统计学家洛特卡经过大量统计和研究，在美国著名的学术刊物《华盛顿科学院报》上发表了一篇题名为“科学生产率的频率分布”的论文，旨在通过对发表论著的统计来探明科技工作者的生产能力及对科技进步和社会发展所作的贡献。这篇论文发表后并未引起多大反响，直到1949年这一成果才引起学术界关注，并誉之为“洛特卡定律”。洛特卡定律是对两组数据统计的推广，是对信息生产的一般理论估计，而不是一个精确的统计分布，因而有其局限性。

4、科尔和伊尔斯（F.J.cole and N.B.Eales）。人们对文献定量化的研究，可以回溯到 20世纪初。1917年F.J.科尔和N.B.伊尔斯首先采用定量的方法，研究了1543-1860年所发表的比较解剖学文献，对有关图书和期刊文章进行统计，并按国别加以分类。在情报学内部的逻辑结构中，文献计量学已居核心地位，是与科学传播及基础理论关系密切的学术环节。现在全世界每年发表的文献计量学学术论文约为400-500篇。20世纪初一些学者开始对科技文献进行定量分析。1917年科尔和伊尔斯发表了题为《比较解剖学的历史——对文献的统计分析》的论文。该论文统计了1543-1860年欧洲各国发表的有关动物解剖学方面的出版物6436件，并绘制了出版物数量的时间分布曲线，此曲线可以清楚地看出比较解剖学的发展状况。该曲线图与后来普赖斯发现的科学技术增长的指数曲线非常吻合，可见在普赖斯之前有很多人发现并提出科学文献的指数增长规律。在科学史上，就是由于人们不重视计量分析，而将他们的贡献都忽略了。

5、休姆(E.W.Hulme)。1922年，英国专利局的情报专家E·休姆首先使用了statistical bib-liography(统计书目学)一语。1923年对《国际科技文献目录》所载的1901-1913年所有期刊，按照不同国家、不同地区进行了统计分析。第一次使用统计书目学新术语表示文献的定量研究。1923 年E.W.休姆提出“文献统计学”一词，并解释为：“通过对书面交流的统计及对其他方面的分析，以观察书面交流的过程，及某个学科的性质和发展方向。”

6、格罗斯夫妇(P.l.K.Grcss and E.H.Grcss)。1927年对《美国化学会志》的论文参考文献进行了统计分析。为以后引文分析研究奠定了理论基础。

7、艾伦（E.W. Allen）1929年他著有《数学家的期刊》。这也是当时文献计量学研究的一部重要学术著作。

8、布拉德福（Samuel Clement Bradford，1878 -1948）英国文献学家，化学家。英国书目学家和物理化学家,毕业于英国伦敦大学,1922年荣获科学博士学位。布拉德福所学虽非图书馆学和目录学,但热爱这一事业,一直从事图书馆工作,1925年起任设在南肯辛顿的科学图书馆馆长,一直到1937年12月退休。他是英国改进科技情报管理的热心支持者，并为文献工作的发展做出了贡献。他在1927年发起成立英国国际书目学社，并相当支持负责修订、发展通用十进制图书分类法的国际目录研究所。他在1934年提出了描述文献分散规律的经验定律布拉德福定律，该定律在文献工作者中得到了广泛的重视，引起热烈讨论。1947年当选为国际文献工作联合会副主席，国际分类法委员会主席。布拉德福著述颇多，仅关于文献工作的论著就有35种。他在1948年将发表过的文献学相关论文辑成《文献学》（Documentation）一书，于同年病逝。

9、齐普夫 (George Kingsley Zipf,1902-1950)。他在1949年发表《人类行为与最小努力原则》一书。在书中他提出:齐普夫定律（Zipf’s Law），这已经是文献计量学基本定律之一，1948年美国哈佛大学语言学教授G.K.齐普夫(George K. Zipf )对英语文献中单词出现的频次进行大量统计以检验前人的定量化公式而提出的。该定律指出文章中单词的频次(f)与其排列的序号I之间存在着下述定量的关系,齐普夫认为：“如果有一个包含n 词的文章，将这些词按其出现的频次递减地排序，那么序号r和其出现频次f之积fr，将近似地为一个常数。即

，即词频分布定律最普通而又最典型的表达。 此后, 许多工具书大都采用类似观点和说法 。

从上可见，科学学还未诞生。所以，以上等人的工作并不说明科学计量学诞生，只能说科学计量学还处于孕育萌发状态。只能看成是“小科学”时代的“科学计量学”研究。科学计量学诞生于文献计量学，与文献计量学有一种历史的渊源，可以说是伴随着文献计量学从出生走向成熟的发展过程。

2.2科学计量学的形成时期（20世纪30年代到20世纪70年代）

20世纪30年代以后，科学计量学随着科学学研究逐渐走向成熟，开始形成自己的理论基础和学科体系。正在发展成为一门新兴的科学学的核心学科。奠定科学计量学的功绩首推贝尔纳和普赖斯，以及美国的默顿和加菲尔德。

1、英国物理学家贝尔纳（John Desmond.Bernal，1901-1971），在科学计量学的理论研究中做出了重要贡献。他在1939年出版的《科学的社会功能》一书中，集中论述了科学结构的理论模式、科学学研究的数量分析方法以及科学政策和管理等问题是一部科学与社会的定量研究报告。在这部书中也使用很多计量学分析图表。

2、普赖斯（Derek John de Solla Price，1922-1983），作为倡导科学计量学研究发展的另一位重要学者是美国科学学家普赖斯。自1961年和1963年分别出版《巴比伦以来的科学》和《小科学，大科学》以后，他就成为继贝尔纳之后又一面旗帜吸引了世界各国许多优秀的科学家与科技管理专家来研究科学计量学。普赖斯毕生致力于科学计量学研究，他始终认为“科学学就是科学计量学”。D.普赖斯是著名的科学家与科学史学家,他在其代表名著《小科学,大科学》一书中曾有如下的论述：“在同一主题中,半数的论文为一群高生产能力作者所撰,这一作者集合的数量上约等于全部作者总数的平方根”。普赖斯定律是衡量各个学科领域文献作者分布规律，因为科技情报学起源于文献计量学，科学计量学和文献计量学有很多的研究方法似乎类似的，所以普赖斯定律也成了研究科技情报学的方法之一。他成为美国科学学家、科学计量学奠基人和情报科学创始人之一。1942年毕业于伦敦大学物理系，1946年获物理学博士学位。历任耶鲁大学教授、皮博迪博物馆的历史科技仪器馆馆长等职。主要是发现了科学文献指数增长规律，绘制了著名的普赖斯曲线。创造性的提出“大科学”理论，普赖斯所取得的成就基本上奠定了科学学的核心分支学科——科学计量学诞生理论基础，理所当然成为“科学计量学之父”。著名学者Belver Griffith曾这样颂扬他：“普赖斯在科学文献方面的理解和成就促使了在文献计量领域的一场革命，也使得我们对科学学理解取得了飞跃性的进展。”现在国际《科学计量学》杂志和美国科学史学会都设有D.普赖斯奖。 20世纪科学技术的发展是“大科学”模式。普赖斯“大科学”理论提出意味着科学计量学研究进入“大科学”时代。

3、尤金·加菲尔德（Eugene Garfield，1925—[k3] 2017），是美国著名的情报学家和科学计量学家，SCI（Science Citation Index,即科学引文索引）及ISI（Institute for Scientific Information, 即美国科学信息研究所，现为汤森路透科学技术集团的创始人，目前担任汤森路透科学技术集团终身名誉董事长。加菲尔德1925年9月16日出生在纽约市区，在一个犹太—意大利人家庭中长大。后来进入哥伦比亚大学学习化学，1949年获理学学士学位，1954年获哥伦比亚大学图书馆学硕士学位，1955年,在Science发表论文“Citation Index es for Science”提出“引文索引”的设想，即提供一种文献计量学的工具来帮助科学家识别感兴趣的文献。他提出了引文索引和引文技术的概念，从而打破了分类法和主题法在检索方法中的垄断地位，开创了从引文角度来研究文献及科学发展动态的新领域。1961年在宾西法尼亚大学获得结构语言学博士学位。 由于他的化学知识背景，使得他始终以一个文献检索用户的眼光发现问题，以一个科学家的严谨态度解决问题，以一个文献信息学门外者视角思考问题，因此，其思想远比一个学院派理论家的观点深刻。1963年，美国费城科学情报研究所加菲尔德博士创立《科学引文索引》(SCI），为科学计量学研究提供了数据基础。引文分析起源于文献计量学。是用数学、统计学等计量分析方法研究文献和文献工作系统的数量关系和规律，以探讨文献本身、科学技术发展以及科技人员动态特征的一门科学。关于文献计量学起源于俄国科学家П.瓦尔金院士的工作，他于1911年第一次使用引证分析方法研究某些国家的科学家对化学发展的贡献。还有格罗斯夫妇工作，1927年对《美国化学会志》的论文参考文献进行了统计分析。为以后引文分析研究奠定了理论基础。都是化学文献工作方面的贡献最终导致引文分析方法的建立。

4、在西方和美国的有默顿、齐曼、莫拉夫西克、格里菲思、西蒙顿、斯莫尔、朱克曼等等和前苏联乌克兰科学院的有多勃罗夫、科学史所海通博士等。他们也著述和翻译了不少科学计量学专著。通过这一批科学学家的不懈努力，使科学计量学研究在更高层次和更高起点上不断发展，并逐步地形成自己的学科规范体系。

5、日本学者汤浅光朝（1909-2005）“科学中心转移理论”。在人类历史上，世界各国的科学技术成就是不同的。而且不同时期有不同的科学技术先进的国家。即当时的科学技术中心。科学技术学研究表明，科学技术活动中心在世界范围内随着时间而流动的。这首先是英国科学学家贝尔纳发现的，被科学学界称为贝尔纳“科学技术中心的转移现象”。1962年日本神户大学科学系教授汤浅光朝对这一现象进行了系统地研究并提出了“科学中心转移理论”因此，人们又把这种现象称之为“汤浅光朝现象”。

6、1969年文献学家 A.普里查德提出用文献计量学代替文献统计学，他把文献统计学的研究对象由期刊扩展到所有的书刊资料。目前，文献计量学已成为情报学和文献学的一个重要学科分支。同时也展现出重要的方法论价值，成为情报学的一个特殊研究方法。文献计量学与科学计量学几乎是同时出现在世人面前。经济计量学也是那时从经济统计学、经济数学转为经济计量学的。看来，这是西方国家的学者对数学运用于各类学科的一种变化趋势。

2.3科学计量学的发展时期（20世纪70年代-至今）

本世纪70年代以来，科学计量学研究开始突破狭隘的理论圈子，进入了一个广阔的应用领域。许多经济学家、管理学家、社会学家、心理学家、信息学家、未来学家和科学史专家都是齐聚科学计量学，这一时期科学计量学旗帜当属世界著名科学计量学家、匈牙利厄缶大学化学教授布劳温博士(Dr TiborBraun)。这就是所谓的“普赖斯走了，布劳温来了。”

1、苏联[LU4] 学者纳利莫夫1969年第一本《科学计量学：把科学作为情报过程来研究科学的发展》著作问世。在这部书中作者首次提出：“科学计量学”。这标志着科学计量学正式成为一门新兴学科，跨入发展时期。

2、1978年，由匈牙利学者布劳温创办并担任执行主编，由美国学者普赖斯、加菲尔德、匈牙利学者贝克、苏联学者多勃罗夫等四人共同担任主编的国际《科学计量学》（Scientometrics）杂志创刊。它为国际上从事于科学计量学研究的学者提供了一个学术交流平台，促进了科学计量学的发展。1984年《科学计量学》杂志设立普赖斯纪念奖，奖励那些对科学计量学做出杰出贡献者，对促进科学计量学事业发挥了积极影响作用。其中也反映了普赖斯获奖者们做出了突出贡献。

3、1994年，国际科学计量学与情报计量学学会(The International Society for Scientometrics and Informetrics,ISSI)在荷兰正式成立，德国克雷奇默(H．Kretschmer)博士(女)为首任会长，1995年由印度学者森(Subirk Sen)博士和出版商潘台(Dr．Pandey)博士创办同上述学会同名的学会刊物，标志这门学科已得到国际认可。这门学科研究范围很广，同情报计量学难以区分。凡是科学学研究中的定量问题均是其研究内容。如一个国家科技实力、科技指标、科技力量分布、科研绩效、科学发现等定量研究均有成功之例。按照ISSI的宗旨，其定量研究的领域有：科学技术和其他重要学术情报的定量研究；科学学、技术学、社会科学、艺术学和人文科学的定量研究；情报的产生、传播和使用的定量研究；图书馆、档案和数据库等定量研究，以及情报方面的数学模型研究。对同一个科学学问题采用不同定量方法，其结果可能差别很大。如何形成一个统一的数学模型和统一定量标准，提高其应用的权威性、标准化，是其理论、方法有待解决的问题。目前在国外，欧洲的荷兰、匈牙利、比利时、德国和英国有较强的研究实力，且形成了一些研究中心，如荷兰莱顿大学。美洲的美国有一批活跃的科学计量学研究者。

4、引文分析发展迅速SCI、EI。1963年加菲尔德的《科学引文索引》面世以后，对科学计量学、文献计量学、情报计量学等等学科产生重大深远意义的影响。引文分析普遍开展起来。人们将统计学分析方法、矩阵分析、图论、拓扑学运用于引文分析。取得了一些重要成果。而计算机技术广泛运用使引文分析更换发新生。

5、20世纪80年代，苏联学者凯德洛夫提出“带头学科”理论。苏联学者[k5] 凯德洛夫认为，科学技术发展中有一条重要现象：即科学技术各学科的发展并不是齐头并进的，而总是有一门或一组学科作为先导走在前面，它们对其它学科的以及整个科学技术的发展都有引导和推动作用。凯德洛夫把一个时间里带动整个科学技术进步的先导学科称为“带头学科”。并建立起带头学科计量模型。

6、科学模型的广泛使用。模型方法是现代科学的核心方法。同样在科学计量学的研究中也得到广泛使用。人们提出了各种假设，并在此基础上建立了众多数学模型。如哥夫曼将学术思想的交流与传播类比为疾病传染，进而建立起微分方程应用于科学计量学研究；加拿大的学者英哈伯和阿罗沃把科学比作一个投入与产出系统，以研究各国科学论文的生产和交流的情况。

7、中国的科学计量学研究是从赵红州先生和蒋国华先生共同开辟的道路开始的，并吸引了相当一批有志者的投身参与。90年代是中国科学计量学发展最迅速的时期，表现在：“中国科学学和科技政策研究会成立了科学计量学专业委员会；举办了几次国际性和全国性学术会议；已有十几种学术期刊发表该领域的论文；各级各类基金，特别是国家自然科学基金，对该领域的理论和应用项目给予大力支持；中国科技信息研究所和中科院文献情报中心分别建立了中国科技论文数据库；社会各界对科学计量学的研究成果给予更多的承认，并试图将之应用于科研绩效评估、科学基金评审等。国际科学计量学界的领军人物之一、比利时的Egghe先生1998年底在参加北京“大学科研绩效定量评价国际研讨会”时认为，中国的科学计量学研究具有相当的水平。如果增加对该领域的支持力度，它应当能获得更快的发展”。20世纪70年代以来，我国学者开始全面介绍、系统研究科学计量学并取得了一系列重要成果，对科学计量学研究做出应有的贡献，像赵红洲先生的科学家年龄定律；赵红洲先生与蒋国华先生提出的采掘模型理论；“赵—蒋智力常数”向国际学术界的推出。从1988年开始,已故中国管理科学研究院科学学研究所所长赵红洲先生应国际权威期刊Scientometrics杂志主编布劳温(T·Braun)的邀清,出任该刊的国际编委；梁立明先生对科学现象威布尔分布等的成功探索，2005年成为第二位被选为国际Scientometrics编委。武夷山、王崇德、邱均平、庞景安、陈超美、刘则渊、山石、徐飞、叶鹰等先生对科学计量学与文献计量学、情报计量学等等方面的贡献，就是突出代表。

8、“科学技术增长的双S曲线规律”的发现。笔者在20世纪80年代生命科学人体胚胎学研究中重要发现：“人体生命周期双S曲线规律”。并将这一重要发现全面移植到科学技术问题的研究上，1991年在《科学学研究》杂志上发表《科技体系进化的增殖周期规律》，后来又进一步在《中国科技论坛》杂志上发表《小科学，大科学，超大科学——对科技发展三大模式及其规律的比较分析》进行了数学分析。并由此建立“科学技术增长的双S曲线模型”(数-生模型)。这个模型的建立是对D.普赖斯“科技增长指数和S曲线”（数-理模型）的突破与发展。这是中国科学计量学界值得一提的重要理论成果。与此同时，笔者还提出科学技术是人类社会文明的基因组图谱， 即科学与技术作为人类社会基因，就相当于DNA和RNA一样发挥着重要作用。并提出“科学技术信息矩阵分布定律”用于描述和解释科技增长的双S曲线现象。这些观点系统地表述了“数-生模式”在科学学与科学计量学中的应用情景。

9、“科学技文献均衡分析理论”的建立。进入21世纪笔者受经济计量学均衡价格理论的启发，对加菲尔德影响因子（IF）理论进行了改进，创建了“科技文献均衡分析理论”，并在《科学学研究》等杂志发表《科技创新一般均衡理论——关于科技成果创新度评价的科学计量学分析》，这也是中国科学计量学界重要成果之一。该理论的建立和发展将对科学计量学研究产生广泛深远意义的影响。具有重要理论与应用价值。它将改变过去的人们对科技文献分析的思路，使科学计量学进入一个均衡分析新领域。

10、“超大科学”理论的提出和建立。进入21世纪笔者根据20世纪90年代提出的“科技体系进化的增殖周期规律（科技增长的双S曲线规律）”，并在此规律的基础上又进一步在《中国科学论坛》《中国软科学》《高科技与产业化》《科学学研究》等杂志上提出：“超大科学理论”（科技发展的增殖现象），该理论的提出是对F.恩格斯的“小科学理论”（科技发展的加速现象）和D.普赖斯的“大科学理论”（科技发展的饱和现象）的重要突破与发展。是继F.恩格斯的“小科学理论”和D.普赖斯的“大科学理论”的又一重大理论创新。这是对21世纪科技发展模式的一种新判断和新认识。据此，科学计量学研究将进入“超大科学”新时代。

3科学计量学的研究对象、内容和意义

科学计量学研究范围很广，难以具体划定，凡是科学学研究中的定量问题均是其研究的对象和内容。如对一个国家的科技实力、科技指标、科技力量分布、科技绩效、科学发现、技术发明等等问题的定量研究，都是一些成功的案例。

3.1科学计量学的研究对象

科学计量学试图通过定量研究寻找科学活动的内在规律，并为更有效的对科技活动进行指导。科学计量学的研究对象为科学，主要研究科学定量方面，典型的科学计量学研究问题，如：科学生产率问题；科学技术投入与产出问题；通过科学计量学方法和指标预测学科发展趋势。科学计量学试图通过定量方法寻找科学活动的内在规律，并为更有效率地开展科学研究活动提供指导。科学计量学的研究对象就是科学技术，主要研究科学技术活动的定量方向，典型的科学计量学研究问题有：“科学研究与技术开发的生产率问题；科研资金投入的最优化问题；通过科学计量学方法指标预测学科发展趋势和确定资助重点问题；通过科学计量学方法和指标的识别科学技术的不同学科之间以至于科学活动同技术活动之间的联系，从而为跨学科提供政策指导；通过科技产出指标进行科研绩效评估；描述科学活动规律各种数学模型；用科学计量学方法和指标研究科技人才和科技教育问题”。

3.2科学计量学研究的内容

科学计量学研究内容是十分广泛量的，它不仅研究科学技术本身，还研究社会科学生产与其它上层建筑的科学关系。其研究内容主要包括以下几个方面：

A、作为研究对象的科学数量化的可能性和局限性。科学技术是一种十分复杂的现象。在那些传统的以科学技术为研究对象的学科中历来用数学方法或用定量方法研究的并不多见。科学学研究能否数学化或计量化，这本身对科学计量学就是一个战。

B、根据已掌握的各种数据，从不同的角度和测度建立各种科学计量学指标模型，揭示科学发展的种种规律。

C、科学计量学在科学管理、科学评价和科学决策中的广泛应用。对科学生产的投入和产出的各个方面，以及科学技术内外各种关系的定量化研究也是科学计量学研究的重要方面。科学计量学的调查研究和分析结论被社会广泛应用到科学潜力、科技创新能力、科研状况等评估。

随着科学计量学研究的深入发展，它对科学学与科技管理以及整个科学技术的发展的影响和贡献越来越大，其作用将会突显出来。科学计量学试图通过定量方法寻找科学活动的内在规律或准规律，并为更有效率地开展科研活动提供指导。典型的科学计量学问题有如：科学研究的生产率问题；科研资金投入的最优化；通过科学计量学方法和指标预测学科发展趋势和确定资助重点；通过科学计量学方法和指标识别科学的不同学科之间以至科学活动同技术活动之间的联系，从而为跨学科研究和理性的科技政策制定提供指导；通过科技产出指标进行科研绩效评估；描述科学活动规律的各种数学模型，如“成功导致成功”的数学模型，洛特卡定律，布拉德福定律，齐普夫定律等等。用科学计量学方法和指标研究科技人才和科技教育问题。

3.3科学计量学研究的意义

随着科学技术的发展的速度越来越快，科学技术发展的规模越来越大，科学技术对社会的影响越来越广泛深远。科学技术也需要对自己进行反思性研究。科学技术的高速发展，科学技术整体化、综合化趋势的形成，科学技术体系无论是在质上还是量上都发生了巨大变化，要揭示现代科学技术的本质及其发展规律，就必须对科学技术进行完整地系统定量性研究。进行科学计量学的研究不仅具有重大的理论意义，而且具有重大的实践意义。其重大的理论意义表现在科学计量学可以帮助我们更好地、更准确地揭示科学技术的本质及其发展规律，认识科学技术；而其重大的实践意义则表现在科学计量学可以帮助我们更好地、更准确地掌握科学技术的发展机制与规律，寻找新的原理和方法来改造科学技术，驾驭科学技术，使其朝着有利于人类利益的方向进化发展。从事于科学计量学的理论与应用研究，将有助于我们更好地把握科学技术的过去、现在和将来。

4科学计量学研究目的与方法

4.1科学计量学的研究目的

科学计量学是以科学为对象，采用数学和统计方法的思想、技术和方法等等研究科学，因此在实质上它属于科学学的分支学科领域。

科学计量学的研究目的不外乎以下几方面：

A、为了认识和改造科学技术，我们必须加强对科学技术体系的本质及其发展规律的计量研究，以便更好地驾驭科学技术的发展；

B、为了处理好科学技术与社会政治、经济、文化、艺术、心理、教育、伦理、宗教、军事、生态等方面的关系，我们必须加强对科学学各分支学科的研究，其中就包括科学计量学研究，以便协调好各方面的关系，促进科学技术与社会政治、经济、文化、艺术、教育、宗教、军事、生态等协调发展；

C、为了更深入地了解科学技术体系的结构与功能，促进科学技术化、技术科学化；科学技术社会化、社会科学技术化。我们必须对科学计量学进行研究，以便更好地开展这方面的工作。

D、为了更好地加强对科学技术研究开发的有效控制和管理，提高科研管理的质量和效率，强化科技管理系统的职能，我们必须对科学计量学进行研究；

E、为了更好地加强科学技术研究的组织和领导工作，以便使科学技术朝着有利于人类及其社会的方向进化发展。我们必须加强科学计量学的研究。

4.2科学计量学的研究方法

科学计量学的研究方法是指借助于有关科学信息产生、传播和利用的定量数据，描述科学交流等活动的内在规律。

A、科技文献出版物数量统计分析。科学文献出版物是科学知识、科技信息的载体，是科学计量学研究中最为广泛使用的研究对象。科技文献出版物统计分析成为科学计量学研究的最基本的方法。

B、作者数量统计法。科学文献的作者是科学活动、科技产出的主体。对作者数量进行统计分析，常常可以把握科学研究产出数量分布情况；科学家的数量随时间的变化情况；合作者人数随时间的变化情况；等等

C、引文分析法。科学计量学的引文分析法，是对文献中大量引文进行定量分析研究，旨在探讨文献的分布特征和使用特性，以及文献之间的关系。

D、词频分析法。科学计量学中的词频分析法是根据统计语言学、研究词在科学文献中出现的频率。

E、内容分析法。科学计量学内容分析法，是根据符号数量分析的方法，将科学文献与一系列用来计算的单元联系起来，以大量的科学交流为样本，统计其中各种符号出现的频率。确定时间和空间的关系。

F、指标分析法。除了出版物数量、作者数量、词频、被引频次等指标统计分析之外，还有对研究机构、获奖人数、科学家年龄等多种指标的分析方法。

G、共被引分析法。科学计量学共被引分析法或同被引分析。一般认为同时被引用的文献在主题上有一定的相似性，因此，共被引强度可以用来测度文献内容主题的相似度。

H、社会网络分析法。科学计量学社会网络分析是指社会行动者及行动者之间关系的集合。一个社会网络是由多个点和各点之间的连线组成。

I、主成分分析法。科学计量学主成分析法，也称主分量分析。是一种通过降维数来简化数据的方法。

J、因子分析法。科学计量学因子分析法可视为主成分分析法的一种推广。因子分析法用少数几个因子来描述许多指标或因素之间的联系。

K、多维尺度分析法。科学计量学多维尺度分析是分析研究对象相似性或差异性的一种多元统计分析方法。

L、聚类分析法。科学计的量学聚类分析是最常用的多元统计分析方法之一。它的研究起点也是原始数据的矩阵。目标同样是获得点的二维图。

M、可视化分析。科学计量学可视化分析是利用计算机图形学来创建视觉图像，帮助人们理解科学技术概念或结果的那些错综复杂而又往往规模庞大的数字表现形式。

科学计量学研究方法远不止这些。以上就是科学计量学研究的主要方法。选择那种方法在实际工作中可以根据实际工作的需要进行。有的可以同时选择，有的可以独立选择。

4.3科学计量学研究的数据来源和一般分析工具

1、数据来源

SCI[d6] 即《科学引文索引》

SSCI即《社会科学引文索引》

A&HCI即《艺术与人文引文索引》

ESI即《基本科学指标数据库》

EI即《工程索引》

CPCI即《科学技术会议录索引》

CSTPCD即《中国科技论文与引文数据库》

CSCI即《中国科学引文索引》

CSSCI即《中文社会科学引文索引数据库》

中国期刊全文数据库及其引证报告。

互联网形成的各种类型的超大数据库

2、常用分析工具

SAS（Statistical Analysis Syatem）数据处理功能很强，但初学者不容易掌握。SAS是功能最为强大的统计软件，有完善的数据管理和统计分析功能，是熟悉统计学并专长于编程的专业人士首选。

MATLAB (Matrix Laboratory)需有一定的编程能力，有很多现成软件包可用，但处理复杂的统计问题能力不如SAS。

EXCEL较易掌握，特别适于作图、作表。

SPSS (Statistical Package for the Social Science)较容易掌握，且具备了Excel的大部分功能。但不能处理复杂回归分析与时间序列分析。

5科学计量学研究现状与趋势

5.1科学计量学研究现状

1、 国内科学计量学研究现状

张碧晖先生等人把中国科学计量学分为三个发展阶段。初兴阶段、发展阶段和繁荣阶段

中国大陆科学计量学相关文献最早出现于1964年，张琪玉和王恩光分别在《综合科技动态情报 作》上发表论文，介绍了美国编辑出版的《科学引文索引》。但科学计量学在中国的真正兴起和传播还要从20世纪70年代后期中国兴起的科学学研究热开始。随着科学学在我国的兴起，从1979年赵红洲先生发表中国第一篇科学计量学文章《关于科学家社会年龄问题的研究》开始，我国科学学、科学管理、科技政策等方面研究者开始投入科学计量学研究。后来赵红洲与蒋国华先生共同在国际《科学计量学》杂志发表第一篇论文《科学劳动的智力常数》。也出现了专业单位从事于科学计量学大学和研究机构，例如：中国管理科学研究院科学学研究所、中国科技信息所、中国科学院科技信息所、武汉大学、南京大学等等。

2、国外科学计量学研究现状

世界范围内，欧洲和北美是科学计量学研究最活跃的地区。欧洲国家中主要有英国、荷兰、比利时、匈牙利、德国和法国等。南美洲特别是巴西、委内瑞拉的科学计量学研究正在兴起，亚洲国家印度、中国和日本比较活跃。相比之下非洲还是比较落后，南非科学计量学研究也在兴起。利亚和新西兰也同时跟进。在国际科学计量学与信息计量学学会（ISSI）周围，国际上现在已经形成了一批科学计量学研究队伍。这支队伍遍布世界各地。国际《科学计量学》杂志就是他们进行学术交流的最高平台。国际上出现了很多从事于科学计量学的大学与研究机构。

5.2科学计量学研究趋势

科学计量学研究的趋势表现在以下几方面：

1、对科学计量学的基本概念、宗旨、研究对象等进行新的阐释；

2、对科学计量学学科属性及科学生产力分布状况的进行新的研究；

3、对科学计量学学科结构进行新的研究；

4、对科学计量学的理论、方法的综述性进行新的研究；

5、对科学计量学合作网络的计量学研究；

6、对科学计量学的指标、评价体系进行新的研究。

7、对科学计量学的指标进行网络分析，绘制网络联系图谱。

8、对科学计量学网络图谱分布进行特征分析

近年来研究较多的指标是h系列指数。虽然H指数不是由科学计量学家提出，但是自他产生后许多科学计量学专家对其研究的热度越来越增长。H指数是研究和评价科学家个人绩效指标。对H指数的研究将成为科学计量学的发展趋势之一。

总之，科学技术的质与量的关系问题。在科学计量学研究中，往往用各种科学计量学指标。如科技文献数、科学家人数、科技成果数等去反映和描述科学技术发展过程。但也有对加权方法质疑，引文分析也存在着多种局限性。这些成功与不成功之处，交织在一起构成未来科学计量学的发展趋势。

6科学计量学与相关学科的关系

科学计量学是运用数学方法对科学技术整体及其各个方面进行定量化研究，以解释科学技术发展规律的一门科学。科学计量学与文献计量学、情报计量学等等学科有一定的交迭。由于科学活动的产生和交流的主要形式之一是科学文献。因此对科学文献进行定量研究既是科学计量学研究的方面，又是文献计量学研究的方面。同理，用定量方法处理科学信息的产生、发展、流行、传播和利用，则是科学计量学研究的方向也是文献计量学、信息计量学的研究的方向。它们之间的联系主要表现在研究对象的都是以文献为单元，研究内容与方法都是对语言、词和词组的频率统计，包括自然语言主题与索引、印刷文献和电子文献、作者特征、根据论文数量或其它方法决定的生产率测度。出版源特征，如某一学科的论文在全部学术杂志上的最显著分布、引文分析、包括作者、论文、团体、杂志和国家的分布、效用评价、学科间的同被引基础测度。科技文献失效或老化、计量模型(定律)确定，包括词(字)频率模型、期刊等级模型(如布拉德福模型)、倒平方模型(洛特卡定律)、老化模型、半衰期模型等。它们之间的区别。研究对象，文献计量学偏重于图书、期刊及电子出版物三种正式科学或信息交流的文献；而科学计量学则偏重于文献中的科学文献以及非正式交流中的科学交流的消息、事实、事件、实物等；信息计量学，则偏重于信息；研究目的也是有区别的。文献计量学，则为图书馆学研究需要服务；科学计量学则为科学研究需要服务；信息计量学则为信息科学研究需要服务。

表1 科学计量学与文献计量学、信息计量学的区别和联系

此表来源于袁军鹏编著《科学计量学高级教程》一书，内容稍微改动。

总之，正像邱均平先生所说的那样：“文献计量学、信息计量学和科学计量学与文献、情报、科学、技术都是密切相连的。例如，文献是科学技术研究的产物，也是科学研究发展的一种象征。科学研究的成果要由文献加以记录，并透过文献进行交流与影响，所以，文献与科学密不可分。而情报信息是以文献为主，文献又包括大量的情报信息。两者的内容有许多共同与交叉的部分。方法是相似的，研究目标也有一些共同之处，所以这三门计量学的关系非常密切。简言之，文献计量学是信息计量学发展的基础，也是科学计量学发展的基础。而信息计量学与科学计量学则是文献计量学发展的方向。”科学计量学起源于文献计量学“小科学”时代，伴随着情报（信息）计量学成长起来形成“大科学”时代科学计量学研究，随着现代科学技术发展，现已出现计算机互联网、大数据、人工智能、机器深度学习等等内容，这必然导致超大科技信息系统形成。这使对超大科技信息系统研究的网络计量学形成势所必然，科学计量学与网络计量学的结合必将导致科学计量学从根本上改变过去的发展模式。使传统科学计量学研究进入“超大科学”时代。

收稿日期：2021-02-15

作者简介:沈律（1962-）男，安徽人，中国科学技术大学毕业，研究生学历，中国管理科学研究院研究员，皖南医学院科学技术学研究所所长，皖南医学院恩普科技咨询公司经理。

研究方向：自然辩证法，生命科学与医学，科技学与管理科学。