信息计量第六章.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 洛特卡定律,滨州医学院 张雪艳,zhangxy,A.J.,Lotka,(1880-1949),占教职员工总人数的,38.9%,占专职教师人数的,39.4%,占教授人数的,61.6%,2006,中国大学,100,强名单（前,20,强）,武书连,：,中国大学评价,课题组,第一节 洛特卡定律的产生,一、洛特卡定律的创始人洛特卡,Alfred James,Lotka,(1880-1949),美国的著名学者，擅长于统计分析,The frequency distribution of scientific productivity,.,Journal of the Washington Academy of Sciences,1926,16:317-323.,二、洛特卡定律的产生背景,1,、物理学的巨大进展带动自然科学的各个领域。,2,、科学家投入更多的精力产出科技成果。,3,、科学家协作论文数量不均匀引起重视。,第一节 洛特卡定律的产生,三、科学生产率,劳动生产率,是指在单位时间内生产的产品数量,或者是生产单位产品所耗费的劳动时间。,科学生产率,（,scientific productivity,）,是指科研人员在一定时期内所发表的科学论文（著）的数量。,科学生产率是评价科学工作者对科学贡献大小的一个定量指标（科学生产效率），已经被广泛应用于著者规律的研究中。,第一节洛特卡定律的产生,1,、决定科学发展的主要因素,社会的政治、经济发展水平,科研资金的投入,科研人员的数量和质量,科研设备状况,信息保障等,科研队伍,论著发表,成果专利,论文引文,科技奖励,教育部科技发展中心的统计数字,第一节 洛特卡定律的产生,2,、几个基本观点,从科学文献的角度来说，科学技术领域的工作者只有在其一生所从事的工作中,至少发表过一篇科学论文,才有资格被称之为科学工作者，即科研人员。,谭浩强（,1934,）清华大学教授,引自：,,/,谭浩强,编著科技书籍创三项世界纪录：,一个人参与编著和主编的书竟然发行了,4400,多万册,！,与人合著的,BASIC,语言,发行,1200,万册！,自,1980,年以来，编著计算机著作,130,种、主编,250,种，,共,380,种,，是编著科技著作最多的人！,第一节 洛特卡定律的产生,科学工作者是科学研究的主体，其科学活动的产物,科学文献是科学工作者科学思想的重要表达形式之一,。,科学工作者的集合，构成科学论文的“著者群体”，且与科学的发展密切相关。,本章显然是以科研成果（科学论文）的数量做为评价科学工作者对科学做出贡献大小的尺度。,第一节 洛特卡定律的产生,3,、基本假设,尽管科学工作者对科学贡献的大小可以由多种标准进行衡量，但为了简化问题，而且，科学文献又的确是衡量科学贡献大小的最为直观、明确、易于统计比较的指标，因此，我们假定以下假设在一定条件下是成立的，即：,每篇科学论文对该学科的贡献的大小是一样的。,在此假设条件下，我们就可以通过科学论文的数量来判断科学工作者对科学的贡献。,第二节 洛特卡定律的内容,（一）洛特卡定律的形成,1,、研究的学科领域,化学领域：选择了在国际化学领域的著名文摘杂志,CA,进行统计研究。统计时间范围：,1907,1916,年,10,年的累积索引,。,对著者的选择：取著者累积索引中,family names,为,A,和,B,的,著者,共,6891,人，,合著者中取,senior authors,。,第二节 洛特卡定律的内容,物理学领域：选择了当时,(1910,年出版）最完整的,奥尔巴赫,(Felix,Auerbach,),物理学史一览表,(,Geschichtstafeln,der,physik,),进行统计分析。,统计时间范围：自有物理学重要著作以来至,1900,年期间的著者。,对著者的选择：取,全部著者,共,1325,人。,第二节 洛特卡定律的内容,2,、数据的组织方法,按,著者发表论文数量,的多少“,升序,”排列。,科学生产能力频率分布表（摘录）,论著,数量,化学文摘,物理学史一览表,撰写人数,占总数,%,撰写人数,占总数,%,A,B,A+B,A,B,A+B,全部作者,全部作者,1543,5348,6891,1325,1,890,3101,3991,57.68,57.98,57.92,784,59.17,2,230,829,1059,14.91,15.50,15.37,204,15.40,第二节 洛特卡定律的内容,3,、数学模型及其表述,撰写,x,篇论文著者的数量占著者总人数的百分比,f,(,x,),与其所撰写的论文数量,x,平方的乘积大致为一恒量,(,c,),。,上述规律可以用下式表示：,f,(,x,),x,2,=,c,第二节 洛特卡定律的内容,即：发表,1,篇论文的著者数量占著者总数量的比大约为,c,，,发表,2,篇论文的著者数量占著者总数的比为,c,/4,，,发表,3,篇论文的著者数量占著者总数的比为,c,/9,，,.,，,发表,x,篇论文的著者数量占著者总数的比为,c,/,x,2,。,第二节 洛特卡定律的内容,洛特卡定律：,在一定时间内，发表,x,篇论文的著者数量占著者总数的百分比,f,(,x,),与其所发表的论文数量,x,的平方成反比。,其数学模型为：,第二节 洛特卡定律的内容,-,（,6-1,）,f,(,x,),发表,x,篇论文的著者数量占著者总数的百分比，,f,(,x,)1,x,发表论文的篇数（,x,=1,2,3,.,n,.),c,某学科主题的特征常数，对于上式，,c,值约为,0.6079,（可证明）,第二节 洛特卡定律的内容,（二）常数,c,的推论,c,=6/,2,=0.6079,利用这一结果，我们可以进一步推导,:,f,(,x,)=,f,(1)/,x,2,y,(,x,)=,y,(1)/,x,2,其中，,y(x)-,发表,x,篇论文的著者人数,y(1)-,发表,1,篇论文的著者人数,第二节 洛特卡定律的内容,（三）洛特卡定律的图像表示,对于模型：,f,(,x,)=,c,/,x,2,，,可以通过取对数的方法将其转化为线性模型。,横轴为著者发表论文数量的对数；纵轴为发表,x,篇论文的著者数量占著者总人数百分比的对数,第二节 洛特卡定律的内容,如果斜率近似为,-2,，则该直线可以由下式表示：,ln,f,(,x,)=-2ln,x,+ln,c,即,f,(,x,)=,c,/,x,2,从,Lotka,定律可以看出，科学工作者对科学发展的贡献的差异是非常大的。,CA,1.888,0.007,Auerbach,2.201,0.017,第二节 洛特卡定律的内容,洛特卡定律中存在的若干问题,（一）对合著者的处理,(multiple authorship),著者,%,年,1910-1960,年期间,以集体形式发表的化学方面的科学著作的发展情况,1,一个作者,2,两个作者,3,三个作者,4,四个作者,第二节 洛特卡定律的内容,（一）对合著者的处理方法,第二节 洛特卡定律的内容,（一）对合著者的处理方法,1,、正规计数法,(normal count approach),对每一合作者分别统计计数一次。,2,、调节计数法,(adjusted count approach),根据合著者的数量，每个合著者被赋予一定的份额。,3,、加权计数法,根据合著者对论文贡献的大小，采用不同的“权值”，区别对待。一般第一著者权值较高，以下依次降低。,第二节 洛特卡定律的内容,（二）对“高产著者”的处理方法,高产作者部分出现下拐现象,第二节 洛特卡定律的内容,（二）对“高产著者”的处理方法,1,、乌拉齐,(,J.Vlachy,),法：,删除著者的数量为著者总和的平方根。,CA,：,6891,1/2,=83 Auerbach,：,1325,1/2,=36,2,、,1%,法：,删除著者的数量为著者总和的,1%,。,CA,：,68911%=69 Auerbach,：,13251%=13,3,、,平方根法：,删除著者的数量为发表,1,篇论文的著者总和的平方根。,CA,：,3991,1/2,=63 Auerbach,：,784,1/2,=28,4,、,观察法,：数据,/,图象,第二节 洛特卡定律的内容,（三）对指数,值取值范围的分析,帕欧,(,M.L.Pao,),对,48,组数据的,K-S,（,Kolmogorov,-Smirnov test,）,表明，“倒数反比规律”的确存在（其中有,39,组数据全部通过检验）。,一般认为，,x,的指数具有多值性，其取值范围一般在,1.2,3.8,之间波动。,洛特卡定律的推广形式：,f,(,x,)=,c,/,x,或,y,(,x,)=,y,(1)/,x,（,1.2,3.8,）,第二节 洛特卡定律的内容,（四）,洛特卡定律的数据处理,Pao,M.L,.,Lotkas,law:a testing procedure.Information Progressing and Management,，,1985;21(4):305-320,）,五个步骤：,1,、数据的收集,2,、数学模型的建立,3,、斜率,的计算,4,、参数,c,值的计算,5,、,K-S,检验（,Kolmogorov,-Smirnov Test,）,例：北京大学对,化学学报,（,19851987,）的统计,n,=6,1,、数据的收集,2,、数学模型的建立,3,、斜率,的计算,4,、参数,c,值的计算,建立数学模型：,5,、,K-S,检验（,Kolmogorov,-Smirnov Test,）,近似公式：,=0.01 1.63/,=0.05 1.36/,=0.10 1.22/,=0.15 1.14/,=0.20,0.20,/,也可查,K-S,检验,D,值表,第三节,洛特卡定律的修正和发展 普赖斯定理（,Prices law,）,一、普赖斯定理的文字描述,对于洛特卡定律，普赖斯做了进一步的研究。,1963,年，普赖斯在其名著,小科学，大科学,（,Little Science,Big Science.N.Y.:Columbia Univ.1963,）,一书中认为：大约,10%,的杰出科学工作者（,elites,）,发表的论文量占同期出版的所有论文量的,50%,。并进而认为：,撰写全部论文数量一半的杰出科学家的数量为全部科学家数量的平方根。,令论文数量为,P,(,x,)(,x,=1,2,，,m,，,x,max,),论文累积量,(1,m,),：,P,(1,m,)=,论文累积量,(,m,x,max,),：,P,(,m,x,max,)=,论文总量,(1,x,max),：,P,(1,x,max,)=,累积著者人数,(,m,x,max,),：,全部著者人数,(1,x,max),：,于是，普赖斯定理可用下面的公式来表示：,如果有,m,满足：,那么，一定有：,（式中，,x,max,表示在统计数据中科学工作者所写的最多论文的数量）。,高产作者人数（,撰写全部论文数量一半的杰出科学家）,全部科学家数量的平方根,推论,1,：杰出科学家中最低产与最高产科学家所撰写的论文数的关系为：,推论,2,：杰出科学家人数与全体科学家总人数的比例关系：,第四节,洛特卡定律的应用,一 洛特卡定律的应用,例,1.,利用,SCI,对杰出科学家的评选,核心作者人数,获诺贝尔奖人数（,%,）,院士头衔人数（,%,）,第一次统计,（,1977,年）,250,（被引,4000,）,42,(17%),151,(60%),第二次统计,（,1978,年）,300,（平均被引,5496,）,26,(8.66%),160,(53%),第三次统计,（,1979,年）,1000,（前,1000,名）,44,(4.4%),378,(37.8%),杰出科学家与论著高被引频次成正相关关系，且具有人才预测价值,第四节,洛特卡定律的应用,例,2.,学科核心著者群体分布统计分析,被引,数量,排序,姓名,排序,发文量,63,1,郝,柏林,(,中科院物理所 院士,),3,14,54,2,周光,召,(,中国科协主席 院士,),2,16,49,3,方励,之,(,中国科技大学 院士,),1,18,41,4,李萌,远,(,美国 中国科学院院士,),6,9,36,5,王竹,溪,(,北京大学物理系 院士,),10,0,35,6,葛庭,燧,(,中科院固体物理所 院士,),9,3,29,7,管惟,炎,(,中国科技大学 院士,),7,6,27,8,陆学,善,(,中科院应用物理所 院士,),4,11,21,9,黄昆,(,中科院半导体研究所 院士,),8,3,20,10,冯端,(,南京大学固体物理所 院士,),5,10,相关研究,部分实例介绍,MEDLINE,人类基因组专题论文著者群研究,二、洛特卡定律应用中需要注意的问题,（一）学科领域的影响：学科性质、范围、研究特点、发展阶段及其与其他学科的相关程度等都有影响,（二）洛特卡定律本身的局限性,（三）统计数据的局限,