【中国科学院科技战略咨询研究院】科学结构图谱2023_148页_7mb

报告摘要

科学结构图谱报告总结
本报告由王小梅、李国鹏、陈挺等人撰写，系统分析了2016～2021年全球科学结构及各国科研活跃度，揭示了跨学科研究、新兴领域及技术创新趋势。核心内容如下：

科学结构演化
- 研究领域扩展：科学结构图谱研究领域数从2008～2013年的970个增长至2016～2021年的1389个，其中跨学科领域占比最高（近40%），增速达4%以上。
- 核心热点：可持续发展、人工智能、量子物理、新能源、生物医学等成为关键研究领域，如“可再生能源系统”“钙钛矿太阳能电池”“AI医疗”等。
- 数据支撑：通过科睿唯安（Clarivate Analytics）ESI数据库提取2016～2021年被引频次Top1%的论文，结合同被引聚类分析，形成科学结构图谱，直观展现学科关联及动态变化。
学科交叉性与技术创新
- 交叉领域增长：2016～2021年，学科交叉领域增加至428个，显著高于前一期。例如，人工智能与生物医学、材料科学结合，推动“智能医疗”“纳米药物输送”等热点发展。
- 新兴领域：受新冠疫情影响，与疫情相关的研究领域（如“疫苗”“流行病学”）成为新增热点，同时食品科学、环保技术（如“水系电池”“废水处理”）的涉及比例显著提升。
- 技术关联：高被引论文与专利引用关联分析显示，对技术创新有影响的领域包括“光催化”“智能可穿戴设备”“生物材料”等，中国与美国在这些领域均有表现，但美国在生命科学类专利引用中占比较高。
中国及科技发达国家科研动态
- 核心论文份额：中国核心论文份额从2010～2015年的759%增至2016～2021年859%，超越美国的815%，排名升至全球第二。2020年后，中国与美国的共同论文占比显著下降。
- 研究领域分布：中国在“人工智能”“能源与可持续工程”“金属有机骨架”“光电材料”等领域的表现突出，但医学、社会科学领域占有率较低。各国研究领域呈现差异化布局，如美国在生命科学、公共健康领域占优，德国在材料科学和环境领域投入较多。
- 国际合作：中美国际合著率分别为526%和638%，全球合著率整体上升（2016～2021年达505%），但中国在合作中话语权提升，通讯作者比例从2012～2017年的227%升至2016～2021年的672%，说明中国科研影响力增强。
科学资助与布局
- 政府资助分布：中国政府资助的核心论文数（14667篇）为德国、英国等的6～39倍，覆盖领域扩展到新增研究领域（853%），但偏重工程技术（如“智能电网”“纳米材料”）。美国、日本等在生命科学和基础研究领域维持较高占比，但较中国在交叉和技术应用领域投入更广。
- 资助效率：中国科研资助覆盖率持续上升，且在低成本、高效率领域表现突出（如“绿色建筑材料”“循环经济”），而发达国家则更侧重理论基础与长期研发。
方法论与数据创新
- 算法改进：采用深度学习模型优化同被引聚类与可视化，提升图谱的稳定性与细节呈现，减少碎片化研究领域。
- 术语与分类：引入“学科交叉度”“新兴热点领域”等指标，通过第三世代学科多样性模型（2DS）量化交叉性，结合大语言模型（如ChatGPT）实现研究领域群组的自动化命名。
未来趋势与挑战
- 可持续发展：绿色技术、环境保护、碳中和等议题持续嵌入全球科研，推动材料、能源、公共卫生领域的创新。
- 跨学科融合：跨领域合作成为主流，如“AI+医疗”“材料科学+生态学”等，需进一步整合资源以提升创新能力。
- 技术与政策衔接：发达国家在生命科学、社会科学研究领域优势明显，但中国在工程与材料领域的快速扩张需加强基础研究与技术转化的结合。