近20年來(lái)，信息技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步為大網(wǎng)絡(luò)研究提供了新的途徑，網(wǎng)絡(luò)科學(xué)已經(jīng)漸漸發(fā)展為新的獨(dú)立學(xué)科。這二十年被認(rèn)為是“網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的黃金時(shí)代”。
最近的一篇arXiv預(yù)印本論文中，研究者通過(guò)合作網(wǎng)絡(luò)探究二十年來(lái)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。基于三篇網(wǎng)絡(luò)科學(xué)奠基性的論文Watts & Strogatz,1998, Barabási & Albert,1999 和 Girvan & Newman,2002，研究人員分析了二十年來(lái)引用這三篇論文的所有論文，共29528篇，構(gòu)建了一個(gè)包括52406位網(wǎng)絡(luò)科學(xué)家的合著關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。文章中找到了最C位的作者，較大的研究社群，以及合作模式的變化。
論文題目：
Two Decades of Network Science as seen through the co-authorship network of network scientists
論文地址：https://arxiv.org/abs/1908.08478
網(wǎng)絡(luò)科學(xué) 20 年成為獨(dú)立學(xué)科：成就與挑戰(zhàn)
復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)已被廣泛研究于各個(gè)學(xué)科，包括：生物（如：蛋白質(zhì)交互作用網(wǎng)絡(luò)）、信息科學(xué)（如：萬(wàn)維網(wǎng)、因特網(wǎng)）、社會(huì)科學(xué)（如：合作、傳播、經(jīng)濟(jì)、政治）。更重要的是，不僅這些網(wǎng)絡(luò)發(fā)源于不同領(lǐng)域，研究網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的方法也是發(fā)源于圖論、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、和社會(huì)學(xué)等較為基礎(chǔ)性的學(xué)科。
近20年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)科學(xué)已經(jīng)漸漸發(fā)展為新的獨(dú)立學(xué)科。2005年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究委員會(huì)（U.S. National Research Council）把網(wǎng)絡(luò)科學(xué)定義為基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。自此，相關(guān)刊物、學(xué)術(shù)會(huì)議規(guī)模日益壯大。大學(xué)里，致力于研究網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的研究生、博士項(xiàng)目也紛紛建立起來(lái)，如美國(guó)東北大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)科學(xué)研究所（Network Science Institute at Northeastern University）專門設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)科學(xué)博士項(xiàng)目，西北大學(xué)的復(fù)雜系統(tǒng)研究所（Northwestern Institute on Complex System），耶魯大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)科學(xué)研究所（Yale Institute for Network Science），杜克大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)分析中心（Duke Network Analysis Center），國(guó)內(nèi)的中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院與北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院等等。
網(wǎng)絡(luò)理論的重要性同時(shí)體現(xiàn)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域大量的文獻(xiàn)，和三篇奠基性論文的高引文數(shù)。不僅在學(xué)術(shù)界，大眾視野中，介紹網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的科普讀物也陸續(xù)涌現(xiàn)。如：巴拉巴西的《鏈接》、《爆發(fā)》。
信息技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步為大網(wǎng)絡(luò)的研究提供了新的方式。這二十年被認(rèn)為是“網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的黃金時(shí)代”。 科學(xué)家們探索的過(guò)程中不斷攻克挑戰(zhàn)，理解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚褪瞧渲幸淮筇魬?zhàn)。結(jié)構(gòu)性質(zhì)一個(gè)接著一個(gè)被放在“顯微鏡”下深入研究：小寰球性質(zhì)、無(wú)標(biāo)度性質(zhì)、模塊化等等，很多網(wǎng)絡(luò)模型用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述并嘗試?yán)斫猓F(xiàn)實(shí)寰球中網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造和發(fā)展。而近年，網(wǎng)絡(luò)科學(xué)領(lǐng)域的研究方向也漸漸從結(jié)構(gòu)分析向復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的控制原理方向轉(zhuǎn)變。強(qiáng)大的計(jì)算能力、龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)、以及新興的計(jì)算技術(shù)更為網(wǎng)絡(luò)科學(xué)未來(lái)二十年的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力支持。
同時(shí)，學(xué)界也出現(xiàn)了很多對(duì)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的質(zhì)疑。一些文章質(zhì)疑無(wú)標(biāo)度性質(zhì)的普遍性，并提出生物學(xué)里的網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)都不是無(wú)標(biāo)度的。這些文章批評(píng)了少數(shù)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)文獻(xiàn)中，數(shù)據(jù)不足、低質(zhì)量的衡量方法，缺少仔細(xì)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)等現(xiàn)象。批評(píng)者還指出，一些經(jīng)常在網(wǎng)絡(luò)科學(xué)領(lǐng)域使用的方法，如最小二乘法（least-squares fitting），會(huì)提供嚴(yán)重不準(zhǔn)確的參數(shù)估計(jì)。值得一提的是，沒(méi)有批評(píng)人士否認(rèn)研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的重要性，他們更多的是提出研究方法上的顧慮。
網(wǎng)絡(luò)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)：29528篇論文構(gòu)成的合著網(wǎng)絡(luò)
這篇文章的重點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)科學(xué)家的合著網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)科學(xué)家共同發(fā)表過(guò)至少一篇論文，他們之間就形成了合著關(guān)系。在此之前，只有Newman的團(tuán)隊(duì)分析過(guò)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)家的合著關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，但他們當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)只包含1589位科學(xué)家，而這篇文章的研究涵蓋了20年內(nèi)的52406位科學(xué)家以及329181個(gè)合著關(guān)系。
2019年5月16日，研究人員從Web of Science的參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)提取所需數(shù)據(jù)，篩選條件是引用過(guò)三篇里程碑論文的文獻(xiàn)。這三篇里程碑論文分別是：
1998年，Watts & Strogatz 在Nature上發(fā)表的Collective dynamics of ‘small-world’ networks 中引入“小寰球”模型；https://www.nature.com/articles/30918.
1999年，Barabási & Albert在Science上發(fā)表的Emergence of scaling in random networks 中引入“偏好依附”模型；https://science.sciencemag.org/content/286/5439/509.full
2002年，Girvan & Newman在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊上發(fā)表的Community structure in social and biological networks 引入社群結(jié)構(gòu)性質(zhì)；https://www.pnas.org/content/99/12/7821.short
由于還有相當(dāng)一大部分研究網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的文獻(xiàn)沒(méi)有引用上述三篇里程碑文章，并且也不是所有引用了這三篇文章的文獻(xiàn)都與網(wǎng)絡(luò)科學(xué)有關(guān)，所以，此數(shù)據(jù)庫(kù)的選取，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的偏差。
論文合著網(wǎng)絡(luò)：文獻(xiàn)、作者、內(nèi)容
從網(wǎng)絡(luò)科學(xué)文獻(xiàn)主要的研究領(lǐng)域，可見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的跨學(xué)科特征。我們可以看出，在首要個(gè)十年主要是側(cè)重于物理學(xué)領(lǐng)域，之后計(jì)算機(jī)科學(xué)展露頭角、占領(lǐng)高地，神經(jīng)科學(xué)也在近十年開(kāi)始使用網(wǎng)絡(luò)科學(xué)工具。
在文章的數(shù)據(jù)庫(kù)中，論文量前三甲皆為中國(guó)人。論文量較高的是香港城市大學(xué)電子工程系的陳關(guān)榮教授，他的研究方向是非線性系統(tǒng)的控制理論和動(dòng)力學(xué)分析。論文量第二第三的分別是電子科技大學(xué)的周濤教授和中國(guó)科技大學(xué)的汪秉宏教授。
我們可以看到，前半部分主要是結(jié)構(gòu)相關(guān)（如：無(wú)標(biāo)度、小寰球、拓?fù)洌┖湍Ｐ拖嚓P(guān)（如：偏好依附機(jī)制），而后半部分的研究主題，如社群發(fā)現(xiàn) (community detection)、社交網(wǎng)絡(luò)分析 (social network analysis)、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘 (data mining)，轉(zhuǎn)變?yōu)楦鸬年P(guān)鍵詞。首要個(gè)時(shí)期主要研究的是因特網(wǎng)、P2P、和蛋白質(zhì)交互網(wǎng)絡(luò)，而自2010年起，研究方向更多地轉(zhuǎn)為社交網(wǎng)絡(luò)和腦網(wǎng)絡(luò)。
合著網(wǎng)絡(luò)中洞悉合作模式，國(guó)際合作頻繁 中國(guó)占有一席之地
研究人員構(gòu)建了無(wú)向的 (undirected)、非加權(quán) (unweighted)的合著關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中度的平均數(shù)是12.56，中位數(shù)是4，也就是說(shuō)每個(gè)科學(xué)家平均有12個(gè)合作者，而中位數(shù)僅為4位。合作者最多的是美國(guó)南加州大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家保羅·湯姆生 (Paul M. Thompson)，共有444位合作者。
另外，此合著關(guān)系網(wǎng)絡(luò)是高度集聚的，整體集聚系數(shù) (gloabl clustering coefficient) 是0.98，平均局部集聚系數(shù)是0.77。較大聯(lián)通分支中的平均最短路徑是6.8，體現(xiàn)了該網(wǎng)絡(luò)的小寰球性質(zhì)。通過(guò)計(jì)算作者在網(wǎng)絡(luò)中的中心度，研究人員找到了最中心的10位作者：
網(wǎng)絡(luò)科學(xué)家們之間的聯(lián)系也逐漸變得越來(lái)越多。不僅較大聯(lián)通分支（橙線）的體量變大了，而且其相對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的比例（藍(lán)線）也有增加，2019年較大的聯(lián)通分支包含32904位作者，占據(jù)整個(gè)合著網(wǎng)絡(luò)的62.8%，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)科學(xué)社群的多樣性與合作性。此外，研究人員還用模塊較大化社群發(fā)現(xiàn)算法 (Clauset-Newman-Moore greedy modularity maximization community detection algorithm) ，找到了幾個(gè)主要的、內(nèi)部聯(lián)系緊密的社群。其中較大的社群是主要由中國(guó)的物理學(xué)家組成，共有14136位作者。就論文量而言，中國(guó)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)領(lǐng)域的論文量在2009年左右就已趕超美國(guó)。中國(guó)貢獻(xiàn)的文獻(xiàn)體量較大，而美國(guó)很注重國(guó)際合作，歐洲國(guó)家之間也有很多合作
結(jié)語(yǔ)
合著關(guān)系勾勒出學(xué)界研究合作的模式，是一個(gè)很重要的讓分散專業(yè)知識(shí)匯集、產(chǎn)生新發(fā)現(xiàn)的機(jī)制。合著關(guān)系網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在不同領(lǐng)域、以不同的方式和角度用于探索科學(xué)家的合作模式。這篇文章揭示了網(wǎng)絡(luò)科學(xué)領(lǐng)域的合作模式及其發(fā)展。由于數(shù)據(jù)庫(kù)的局限性，其結(jié)果不可避免地會(huì)有偏差，但也為我們窺探網(wǎng)絡(luò)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要的參考。
網(wǎng)絡(luò)科學(xué)從1998年前后異軍突起，至今已經(jīng)20年，中國(guó)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)獲得飛躍發(fā)展，中國(guó)學(xué)者從發(fā)文數(shù)量到被引數(shù)量都逐步上升，正在向網(wǎng)絡(luò)科學(xué)領(lǐng)域的C位靠近。
可以進(jìn)一步了解論文公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)：https://github.com/marcessz/Two-Decades-of-Network-Science
（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息改編，版權(quán)歸原創(chuàng)者 ）
