一、《2023研究前沿》的背景

  科學研究的世界呈現(xiàn)出蔓延生長、不斷演化的景象�？蒲泄芾碚吆驼咧贫ㄕ咝枰莆湛蒲羞M展和動態(tài)，以有限的資源支持和推進科學進步。對他們而言，洞察科研動向，尤其是跟蹤新興專業(yè)領(lǐng)域?qū)ζ涔ぷ骶哂兄卮笠饬x。

  為此，科睿唯安發(fā)布了“研究前沿”（Research Fronts）數(shù)據(jù)和報告。定義一個被稱作研究前沿的專業(yè)領(lǐng)域的方法，源自于科學研究之間存在的某種特定的共性。這種共性可能來自于實驗數(shù)據(jù)，也可能來自于研究方法或者概念和假設(shè)，并反映在研究人員在論文中引用其他同行的工作這一學術(shù)行為之中。

  通過持續(xù)跟蹤全球最重要的科研和學術(shù)論文，研究分析論文被引用的模式和聚類，特別是成簇的高被引論文頻繁地共同被引用的情況，可以發(fā)現(xiàn)研究前沿。當一簇高被引論文共同被引用的情形達到一定的活躍度和連貫性時，就形成一個研究前沿，而這一簇高被引論文便是組成該研究前沿的“核心論文”。研究前沿的分析數(shù)據(jù)揭示了不同研究者在探究相關(guān)的科學問題時會產(chǎn)生一定的關(guān)聯(lián)，盡管這些研究人員的背景不同或來自不同的學科領(lǐng)域。

  研究前沿的分析提供了一個獨特的視角來揭示科學研究的脈絡(luò)。研究前沿的分析不依賴于對文獻的人工標引和分類（因為這種方法可能會帶有標引分類人員判斷的主觀性），而是基于研究人員的相互引用而形成的知識之間和人之間的聯(lián)絡(luò)。這些研究前沿的數(shù)據(jù)連續(xù)記載了分散的研究領(lǐng)域的發(fā)生、匯聚、發(fā)展（或者是萎縮、消散），以及分化和自組織成更近的研究活動節(jié)點。在演進的過程中，每組核心論文的基本情況，如主要的論文、作者、研究機構(gòu)等，都可以被查明和跟蹤。通過對該研究前沿的施引論文的分析，可以發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的最新進展和發(fā)展方向。

  2013年，科睿唯安發(fā)布了《2013研究前沿——自然科學和社會科學的前100個探索領(lǐng)域》白皮書。2014年和2015年，科睿唯安與中國科學院文獻情報中心成立的新興技術(shù)未來分析聯(lián)合研究中心推出了《2014研究前沿》和《2015研究前沿》報告。2016年至2022年，中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院、中國科學院文獻情報中心和科睿唯安聯(lián)合發(fā)布了《2016 研究前沿》《2017研究前沿》《2018研究前沿》《2019研究前沿》《2020研究前沿》《2021研究前沿》《2022研究前沿》報告。這一系列報告引起了全球廣泛的關(guān)注。2023年，我們在以往系列研究前沿報告的基礎(chǔ)上，推出《2023研究前沿》報告。報告仍然以文獻計量學中的共被引分析方法為基礎(chǔ)，基于科睿唯安的Essential Science IndicatorsTM（ESI）數(shù)據(jù)庫中12922個研究前沿，遴選出了2023年自然科學和社會科學十一大學科領(lǐng)域排名最前的110個熱點前沿和18個新興前沿。

二、《2023研究前沿》方法論

  整個分析工作分為兩個部分：研究前沿的遴選和命名由科睿唯安和中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院科技戰(zhàn)略情報研究所合作完成，128個研究前沿的核心論文及其施引論文的數(shù)據(jù)由科睿唯安提供；研究前沿的分析和重點研究前沿（包括重點熱點前沿和重點新興前沿）的遴選及解讀由中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院科技戰(zhàn)略情報研究所主持完成。此次分析基于 2017~2022年的論文數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)下載時間為2023年3月。

  （一）研究前沿的遴選與命名

  《2023研究前沿》報告反映了當前自然科學與社會科學的十一大學科領(lǐng)域的128個研究前沿（包括110個熱點前沿和18個新興前沿）。我們將ESI數(shù)據(jù)庫中20個學科的12922個研究前沿劃分到11個高度聚合的大學科領(lǐng)域（分別為農(nóng)業(yè)科學、植物學和動物學，生態(tài)與環(huán)境科學，地球科學，臨床醫(yī)學，生物科學，化學與材料科學，物理學，天文學與天體物理學，數(shù)學，信息科學，經(jīng)濟學、心理學及其他社會科學），以此為基礎(chǔ)遴選出較為活躍或發(fā)展迅速的研究前沿。報告中所列的128個研究前沿的具體遴選過程如下。

  熱點前沿的遴選。2023年熱點前沿的遴選采用了兩種方法。方法1沿用往年的熱點前沿和新興前沿遴選方法；方法2在2022年數(shù)學領(lǐng)域和信息科學領(lǐng)域研究前沿遴選方法的基礎(chǔ)上，進行了微調(diào)和拓展應(yīng)用。

  方法1首先將每個ESI學科中的研究前沿按照核心論文的總被引頻次進行排序，提取排在每個ESI學科前10%的最具引文影響力的研究前沿，并按照大學科領(lǐng)域進行合并。然后根據(jù)核心論文出版年的平均值重新排序，遴選出每個大學科領(lǐng)域中那些“最年輕”的研究前沿，并由各學科戰(zhàn)略情報研究人員進行調(diào)整和歸并。通過上述幾個步驟在十一大學科領(lǐng)域分別選出若干個熱點前沿。

  方法2首先按照十一大學科領(lǐng)域研究前沿中核心論文的篇均被引頻次進行排序，選出超過本領(lǐng)域平均篇均被引頻次的研究前沿，再根據(jù)核心論文出版年的平均值重新排序，由各學科戰(zhàn)略情報研究人員判斷這些研究前沿的研究主題是否顯著促進了本領(lǐng)域的知識進步，并遴選出若干備選前沿。

  結(jié)合上述兩種方法，最終在十一大學科領(lǐng)域各遴選出10個熱點前沿，共計110個熱點前沿。因為每個領(lǐng)域具有不同的特點和引用行為，有些學科領(lǐng)域中的很多研究前沿在總被引頻次和篇均被引頻次上會相對較少，所以從十一大學科領(lǐng)域中分別遴選出的排名前十的熱點前沿，代表各大學科領(lǐng)域中最具影響力的研究前沿，但并不一定代表跨數(shù)據(jù)庫（所有學科）中最大最熱的研究前沿。

  新興前沿的遴選。一個研究前沿有很多新近發(fā)表的核心論文，通常提示其是一個快速發(fā)展的專業(yè)研究方向。為了選取新興的前沿，組成研究前沿的基礎(chǔ)文獻即核心論文的時效性是優(yōu)先考慮的因素。這就是為什么我們稱其為新興前沿。

  對十一大學科領(lǐng)域，為了識別新興前沿，我們對研究前沿中的核心論文的出版年賦予了更多的權(quán)重或優(yōu)先級，只有核心論文平均出版年在2021年6月之后的研究前沿才被考慮。將十一大學科領(lǐng)域?qū)?yīng)的每個ESI學科的研究前沿按被引頻次從高到低排序，選取被引頻次排在10%的研究前沿，然后由各學科戰(zhàn)略情報研究人員經(jīng)過調(diào)研和評審，遴選出每個ESI學科中的新興前沿，并將其整合到十一大學科領(lǐng)域中，從而遴選出了十一大學科領(lǐng)域的18個新興前沿。

  從十一大學科領(lǐng)域中共遴選出18個新興前沿，并不按學科限定其遴選數(shù)量，因此這些新興前沿在各個大學科領(lǐng)域中分布并不均勻。例如，2023年數(shù)學領(lǐng)域沒有遴選出新興前沿，而臨床醫(yī)學領(lǐng)域選出了5個新興前沿。

  通過以上兩個流程，本報告突出顯示了11個高度聚合的大學科領(lǐng)域中的110個熱點前沿和18個新興前沿。

  研究前沿的命名。由各學科戰(zhàn)略情報研究人員根據(jù)研究前沿的核心論文的研究主題、主要內(nèi)容和特點等，對128個研究前沿逐一進行命名，并結(jié)合專家意見調(diào)整確定。

  （二）研究前沿的分析及重點研究前沿的遴選和解讀

  本報告在遴選的128個研究前沿的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，由中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院戰(zhàn)略情報研究人員對十一大學科領(lǐng)域的110個熱點前沿的發(fā)展趨勢進行分析，并對31個重點研究前沿進行詳細解讀。重點研究前沿包括重點熱點前沿和重點新興前沿兩部分。

  研究前沿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組成。核心論文來自于ESI數(shù)據(jù)庫中的高被引論文，即在同學科同年度中被引頻次排在前1%的論文。這些有影響力的核心論文的作者、機構(gòu)、國家在該領(lǐng)域作出了不可磨滅的貢獻，本報告對其進行了深入分析和解讀。同時，引用研究前沿核心論文的施引論文可以反映出核心論文所提出的技術(shù)、數(shù)據(jù)、理論在核心論文發(fā)表之后是如何被進一步發(fā)展的，即使這些引用核心論文的施引論文本身并不是高被引論文。本報告對相關(guān)內(nèi)容也進行了一定程度的揭示。

  重點研究前沿的遴選。2014年設(shè)計了遴選重點研究前沿的指標——年篇均被引頻次 （CPT），2015年在該指標的基礎(chǔ)上又增加了規(guī)模指標——核心論文數(shù)（P）。

  核心論文數(shù)（P）。ESI數(shù)據(jù)庫用共被引文獻簇（核心論文）來表征研究前沿，并根據(jù)核心論文的元數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計結(jié)果揭示研究前沿的發(fā)展態(tài)勢，其中P值標志著研究前沿的大小，核心論文的平均出版年和論文的時間分布標志著研究前沿的進度。P值表達了研究前沿中知識基礎(chǔ)的重要程度。在一定時間段內(nèi)，一個研究前沿的P值越大，表明該前沿越活躍。

  年篇均被引頻次（CPT）。遴選重點研究前沿的指標CPT的計算方法是用核心論文的總被引頻次（C）除以核心論文數(shù)（P），再除以施引論文所發(fā)生的年數(shù)（T）。T值指施引論文集合中最新發(fā)表的施引論文與最早發(fā)表的施引論文發(fā)表時間的差值。如最新施引論文的發(fā)表時間為2021年，最早施引論文的發(fā)表時間為2017年，則該施引論文所發(fā)生的年數(shù)為5。

  CPT實際上是一個研究前沿的平均引文影響力和施引論文發(fā)生年數(shù)的比值，該指標越高代表該前沿越熱或越具有影響力。它反映了某個研究前沿的引文影響力的廣泛性和及時性，可以用于探測研究前沿的突現(xiàn)、發(fā)展以及預測研究前沿下一個時期可能的發(fā)展。該指標既考慮了某個研究前沿受到關(guān)注的程度，即核心論文的總被引頻次，又考慮了該研究前沿受關(guān)注的時間長短，即施引論文所發(fā)生的年數(shù)。在研究前沿被持續(xù)引用的前提下，當兩個研究前沿的P和T值分別相等時，則C值較大的研究前沿的CPT值也較大，指示該研究前沿引文影響力較大。

  當兩個研究前沿的C和P值分別相等時，則T值較小的研究前沿的CPT值會較大，指示該研究前沿在短期內(nèi)受關(guān)注度較高。

  當兩個研究前沿的C和T值分別相等時，P值較小的研究前沿的CPT值反而會較大，指示該研究前沿中核心論文的平均引文影響力較大。

  《2023研究前沿》在重點研究前沿的遴選過程中，從每個大學科領(lǐng)域的10個熱點前沿中，利用P和CPT值，結(jié)合戰(zhàn)略情報研究人員的專業(yè)判斷，遴選出兩個重點熱點前沿。專業(yè)判斷主要考慮該前沿是否對解決重大問題有重要意義。一方面，選擇P值最高的前沿，如果P值最高的前沿已經(jīng)在往年的研究前沿中解讀過且核心論文沒有顯著變化，則選擇P值次高的前沿，以此類推。同時，用CPT指標結(jié)合專業(yè)判斷遴選出一個重點熱點前沿。綜合這兩種方法共遴選出22個重點熱點前沿。從新興前沿中，利用CPT指標結(jié)合戰(zhàn)略情報研究人員的判斷遴選出9個重點新興前沿。因此從128個研究前沿中共遴選出31個重點前沿進行深入解讀。

  研究前沿的分析和解讀。在報告遴選的128個研究前沿的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，綜合分析十一大學科領(lǐng)域的110個熱點前沿的發(fā)展趨勢，概括闡述新興前沿的研究主題，并對31個重點研究前沿進行了詳細的解讀。

  熱點前沿分析及重點熱點前沿的解讀。對于每個大學科領(lǐng)域，結(jié)合Top10熱點前沿的核心論文的數(shù)量、被引頻次、核心論文平均出版年以及施引論文的年度變化，分析Top10熱點前沿的發(fā)展趨勢，包括覆蓋的學科領(lǐng)域方向、前沿（群）分布特征及演變趨勢。

  每個學科領(lǐng)域的圖表展示本領(lǐng)域前10個熱點前沿的核心論文的數(shù)量、被引頻次以及核心論文平均出版年。每個領(lǐng)域的10個熱點研究前沿中引用核心論文的論文（施引論文）的年度分布用氣泡圖的方式展示，氣泡大小表示每年施引論文的數(shù)量。大部分研究前沿的施引論文每年均有一定程度的增長，因此氣泡圖也有助于對研究前沿發(fā)展趨勢的理解。

  對每個學科領(lǐng)域遴選出的兩個重點熱點前沿，深入分析解讀其概念內(nèi)涵、發(fā)展脈絡(luò)、研究力量布局等，繪制核心論文被引頻次分布曲線揭示被引頻次較高的核心論文的研究內(nèi)容、價值、影響。

  每個重點熱點前沿的第一張表對該熱點前沿的核心論文的產(chǎn)出國家/地區(qū)（本報告的中國數(shù)據(jù)包含中國內(nèi)地、中國香港、中國澳門的數(shù)據(jù)）、機構(gòu)活躍狀況進行了統(tǒng)計分析，有助于揭示出哪些國家/地區(qū)、機構(gòu)在該熱點前沿中有較大貢獻。第二張表則對該熱點前沿的施引論文的產(chǎn)出國家/地區(qū)和機構(gòu)進行了統(tǒng)計分析，有助于探討哪些國家/地區(qū)、機構(gòu)在該熱點前沿的發(fā)展中進行了研究布局。

  新興前沿分析及重點新興前沿的解讀。新興前沿的核心論文及其施引論文數(shù)量較少，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析意義不大。因此，主要由戰(zhàn)略情報研究人員揭示新興前沿的研究主題，并對重點新興前沿的核心論文及相關(guān)信息進行內(nèi)容方面的定性分析解讀，借此可以了解重點新興前沿的基本概念、最新科研突破及未來發(fā)展前景。■