科技創新是國家發展戰略的核心，面對科技創新發展新趨勢，世界主要國家都在尋找科技創新的突破口，搶佔未來經濟發展的先機。《2017 研究前沿》報告遴選出10 個領域的100 個熱點前沿和43 個新興前沿，並對重要的前沿進行了解讀分析。在《2017 研究前沿》報告的基礎上，本文用研究前沿熱度指數來評價世界主要國家2017 年在10 個領域的100 個熱點前沿和43 個新興前沿的研究活躍程度。
研究前沿熱度指數指標體系
研究前沿熱度指數是衡量研究前沿活躍程度的綜合評估指標。
由於研究前沿本身是由一組高被引的核心論文和一組共同引用核心論文的施引論文共同組成的，因此，在研究前沿熱度指數的設計中，重點考慮了構成研究前沿的科技論文的產出規模和影響力，並分別採用貢獻度和影響度兩個指標來表徵，其底層是構成研究前沿的核心論文數和施引論文數。本書構建的研究前沿熱度指數三級指標體系見圖1。
圖1 研究前沿熱度指數三級指標體系
（1）研究前沿熱度指數的測度對象可以是國家、機構、實驗室、團隊以及科學家個人等。研究前沿熱度指數分析，從微觀到宏觀，又可以分為特定研究前沿分析、特定領域分析和十領域綜合分析。本書重點從國家角度評估各國的科技創新活躍程度，並從十領域綜合層面、特定領域層面和特定研究前沿層面進行對比分析。國家研究前沿熱度指數三級指標體系及各級指標計算方法如下。
一級指標：國家研究前沿熱度指數
國家研究前沿熱度指數是對研究前沿有貢獻國家的核心論文和施引論文產出規模和影響力的綜合評估指標，具體計算方法為
國家研究前沿熱度指數= 國家貢獻度＋國家影響度
二級指標包括兩個指標：國家貢獻度和國家影響度
國家貢獻度是一個國家對研究前沿貢獻的論文數量的相對份額，包括國家參與發表的核心論文佔前沿中所有核心論文的份額，以及施引論文佔前沿中所有施引論文的份額，具體計算方法為
國家貢獻度= 國家核心論文份額＋國家施引論文份額
國家影響度是一個國家對研究前沿貢獻的論文被引頻次的相對份額，包括國家參與發表的核心論文的被引頻次佔前沿中所有核心論文的被引頻次的份額，以及施引論文的被引頻次佔前沿中所有施引論文被引頻次的份額，具體計算方法為
國家影響度= 國家核心論文被引頻次份額＋國家施引論文被引頻次份額
三級指標：國家核心論文份額、國家施引論文份額、國家核心論文被引頻次份額和國家施引論文被引頻次份額，具體計算方法為
國家核心論文份額= 國家核心論文數/前沿核心論文總數
國家施引論文份額= 國家施引論文數/前沿施引論文總數
國家核心論文被引頻次份額= 國家核心論文被引頻次/ 前沿核心論文被引頻次
國家施引論文被引頻次份額= 國家施引論文被引頻次/ 前沿施引論文被引頻次
（2）國家研究前沿熱度指數分析從特定研究前沿、特定領域到十領域綜合層層遞進，分析方法如下。
①特定研究前沿分析：對於一個研究前沿，根據國家研究前沿熱度指數三級指標體系及各級指標計算方法，分別計算出所有參與國家的研究前沿熱度指數，並進行排名和對比分析。
②特定領域分析：對於一個研究領域，分別對所有參與國家在領域內所有研究前沿的國家研究前沿熱度指數得分進行加和，得到各國在特定領域的國家研究前沿熱度指數，並進行排名和對比分析。
③十領域綜合分析：對於由10 個領域的143 個研究前沿構成的整體，分別對所有參與國家在各個領域的國家研究前沿熱度指數得分進行加和，得到各國在十領域綜合層面的國家研究前沿熱度指數，並進行排名和對比分析。
最終推出各國在2017 年遴選出的143 個研究前沿中的研究前沿熱度指數得分和排名，並從十領域綜合到特定領域、特定研究前沿進行宏觀對比和具體分析，揭示各國領先研究前沿的領域結構特徵，分析各國特定領域和特定研究前沿的活躍程度，從而發現各國研究活力來源。
國家研究前沿熱度指數十領域綜合排名
綜合十大領域，公佈各國研究前沿熱度指數得分和排名，從而揭示各國領先研究前沿的領域結構特徵。
美國冠領全球，中國穩居第二，英、德緊隨其後
在十領域綜合層面，美國表現突出，研究前沿熱度指數得分為281.11分，位居全球首位。中國以118.84 分位居第2。
英國和德國的研究前沿熱度指數得分分別為96.90 分和90.98 分，排名第3 和第4。中國、英國和德國的得分非常接近，基本處於同一個梯級。法國、加拿大、意大利、澳大利亞、西班牙、瑞士、荷蘭和日本等8 個國家的研究前沿熱度指數得分在35.65～60.08 分，排在第5～12 名。排名第12 的日本研究前沿熱度指數為35.65 分，而排名第13 的印度為21.82 分，二者之間形成斷層。排名在第13～20 的國家得分比較接近，在13.86～21.82 分（圖2 和表1）。
圖2 十領域綜合層面的Top20 國家研究前沿熱度指數得分情況
表1 十領域綜合層面的Top20 國家研究前沿熱度指數得分及排名
國家研究前沿熱度指數由國家貢獻度和國家影響度組成，從表12.1 可以看出三個指標前8 名的國家完全重合，且位次完全一致。第9～20 名的國家三個指標也基本重合，只是位次略有不同。
美、德領先研究前沿十領域相對均衡，中、英部分領域突出
美國在10 個領域中，除了化學與材料科學領域和數學、計算機科學與工程領域，8 個領域的研究前沿熱度指數得分均排名第1。中國則在化學與材料科學領域和數學、計算機科學與工程領域這兩個領域排名第1。中國在農業、植物學和動物學領域，生態與環境科學領域，地球科學領域，生物科學領域和物理學領域等5 個領域排在第2～4 名，但在臨床醫學領域、天文學與天體物理學領域、經濟學、心理學及其他社會科學領域等3 個領域排名在第10、第11 和第9（表2）。
表2 十領域綜合及分領域層面的Top20 國家研究前沿熱度指數得分及排名
在10 個領域100 個熱點前沿和43 個新興前沿中，美國研究前沿熱度指數排名第1 的前沿有86 個，佔全部143 個前沿的60.14%（約3/5）。中國排名第1 的前沿數為25 個，佔17.48%（約1/5）。英國和德國僅有5 個前沿排名第1（表3）。
表3 十領域綜合層面的Top5 國家在143 個研究前沿中研究前沿熱度指數
得分排名第1 的研究前沿數量和比例
10 個領域中，美國排名第1 前沿數較少的領域是化學與材料科學領域，以及數學、計算機科學與工程領域，這兩個領域僅有23.08% 和10.00% 的前沿排名第1。而其他領域美國至少有50% 及以上的前沿排名第1，例如生態與環境科學領域10 個前沿中有5 個排名第1，而在天文學與天體物理學領域，美國則包攬了所有的12 個前沿的第1 名。
中國在數學、計算機科學與工程領域有60.00% 的前沿排名第1，在化學與材料科學領域則有46.15% 的前沿排名第1，這兩個領域也是中國高度活躍的優勢領域。但在臨床醫學領域、天文學與天體物理學領域和經濟學、心理學及其他社會科學領域等3 個領域沒有排名第1 的研究前沿。
從排名前三的前沿數來看（表4），美國有85.31% 的前沿（122 個）排名前三。中國、英國和德國在這個方面比較接近，分別有55 個、56 個和50 個前沿排名前三（佔全部143 個前沿的1/3 以上）。
表4 十領域綜合層面的Top5 國家在143 個研究前沿中國家研究前沿熱度指數排名前三的研究前沿數量和比例
分領域來看，美國在8 個領域排名前三的前沿佔比均在70%～100%，在化學與材料科學領域也佔到了約65.38%，在數學、計算機科學與工程領域排名前三的前沿比例最低，為50.00%。
中國在化學與材料科學領域，以及數學、計算機科學與工程領域這兩個領域表現最活躍，這兩個領域排名前三的研究前沿均佔到80% 及以上。
英國在地球科學領域、臨床醫學領域、天文學與天體物理學領域和經濟學、心理學及其他社會科學領域等4 個領域均有接近60% 或60% 以上的前沿排名前三，這4 個領域是英國的優勢領域。
圖3 中國和英國在143 個前沿中研究前沿熱度指數排名前三的研究前沿比例
從圖3 可以看出，中國和英國在優勢領域和劣勢領域完全相反，形成了此消彼長的“剪刀差”現象，中國在化學與材料科學領域，以及數學、計算機科學與工程領域表現最活躍，而英國在這兩個領域則表現一般。而臨床醫學領域、天文學與天體物理學領域和經濟學、心理學及其他社會科學領域等3 個領域，英國表現比較活躍，而中國在這3 個領域則表現不夠活躍。地球科學領域也是英國表現活躍的優勢領域，而中國則表現一般。其他4 個領域包括生物科學領域，農業、植物學和動物學領域，生態與環境科學領域和物理學領域，中國和英國相差不大。
圖4 美國和德國在143 個前沿中研究前沿熱度指數排名前三的研究前沿比例
德國只有物理學領域排名前三的前沿所佔比例為53.33%，其他9 個領域排名前三的前沿所佔的比例均在50% 及以下。相對於中國和英國有比較明顯相對活躍的領域來說，美國和德國則在10 個領域中表現比較均衡（圖4）。
本文摘編自中國科學院科技戰略諮詢研究院、中國科學院文獻情報中心、英國科睿唯安著《2017研究前沿及分析解讀》第12章，內容有刪減。
2017研究前沿及分析解讀
中國科學院科技戰略諮詢研究院、中國科學院文獻情報中心、英國科睿唯安著
北京：科學出版社 2018.07
ISBN：978-7-03-058161-7
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