隨著人工智能的迅速發(fā)展，對信息科學(xué)部做分析和精準(zhǔn)畫像是非常有必要的一項工作，對深入探究學(xué)者變遷和項目的發(fā)展方向具有較大的意義。上海交通大學(xué)AceMap學(xué)術(shù)搜索組便對此做了深入的工作，并以知識圖譜的形式生動且直觀的進(jìn)行了展示。

當(dāng)下，隨著互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展，信息科學(xué)部的研究成果吸引了社會和學(xué)界的廣泛關(guān)注，成為基金委各人才項目中不可或缺的一環(huán)。因此，有必要對信息科學(xué)部的分析和精準(zhǔn)畫像，深入探究學(xué)者變遷和項目的發(fā)展方向。

上海交通大學(xué)AceMap學(xué)術(shù)搜索組在對國內(nèi)人才項目進(jìn)行立體學(xué)術(shù)畫像的基礎(chǔ)上，著重對信息科學(xué)部進(jìn)行深入剖析，研究信息科學(xué)部下各子學(xué)科合作關(guān)系和發(fā)展情況，搜集并研究學(xué)者從本科、碩士、博士到教職的機(jī)構(gòu)變遷情況，提取人才項目關(guān)鍵詞，分析學(xué)者科研方向，探究關(guān)鍵詞在子學(xué)科、機(jī)構(gòu)的分布情況，對于研究信息科學(xué)部學(xué)科劃分、學(xué)者變遷和科研發(fā)展方向均具有參考意義。

信息科學(xué)部合作星云圖

圖1信息科學(xué)部合作星云圖

圖1中的節(jié)點(diǎn)代表獲評人才項目的學(xué)者，不同顏色代表獲評時所在的信息科學(xué)部下屬部門，紅色代表一處（電子學(xué)與信息系統(tǒng)學(xué)科），藍(lán)色代表二處（計算機(jī)科學(xué)學(xué)科），黃色代表三處（自動化學(xué)科），綠色代表四處（半導(dǎo)體、光學(xué)與光電子學(xué)科）。節(jié)點(diǎn)之間的連邊代表合作關(guān)系，邊越寬意味著合作次數(shù)越多，節(jié)點(diǎn)距離越近，意味著相似度更高、合作更緊密。依據(jù)合作關(guān)系可以明顯將學(xué)者分為三個星系團(tuán)（社區(qū)）：三處中涉及控制理論和系統(tǒng)科學(xué)的學(xué)者位于圖中上方，人數(shù)較少，與其他兩個星團(tuán)距離較遠(yuǎn)；從圖中可以觀察到有部分黃色和紅色節(jié)點(diǎn)與藍(lán)色節(jié)點(diǎn)合作緊密，和二處計算機(jī)方向?qū)W者共同位于圖中左下角；一處和三處涉及電子、通信和半導(dǎo)體等研究，研究方向相近，彼此合作非常緊密，呈“你中有我，我中有你”模態(tài)，位于圖中右下角。

通過學(xué)者的合作關(guān)系可以推知學(xué)者的研究領(lǐng)域，一些學(xué)者在某一學(xué)科申報項目，但本身研究方向可和另外部門的學(xué)者合作更加緊密。

圖2信息科學(xué)部合作星云圖局部放大圖A

以南京大學(xué)周志華教授及其合作者為例。他們在信息三處申報項目，但圖2同時顯示他們與二處計算機(jī)方向合作緊密，意味著研究方向可能與計算機(jī)更為接近。實際中，周志華教授本人從事人工智能方向，擔(dān)任計算機(jī)系教授。由于三處包含了人工智能方向，該方向和二處計算機(jī)方向關(guān)聯(lián)緊密。

圖3信息科學(xué)部合作星云圖局部放大圖B

類似地，再以信息一處戴瓊海院士為例。從圖3中可以看出其與二處的高文院士距離很近，可以推知二者研究方向很接近。實際中，戴瓊海院士從事立體視覺和計算攝像學(xué)研究，高文院士致力于視頻編碼與分析，兩者的研究方向具有高契合度。

通過對合作星云圖的分析與學(xué)者所屬部門劃分相比能更加全面準(zhǔn)確地刻畫學(xué)者的合作關(guān)系和研究方向，對學(xué)者的研究領(lǐng)域有更直觀的理解，同時對于學(xué)科劃分有一定的參考意義。

學(xué)者機(jī)構(gòu)變遷知識圖譜

圖4人才項目學(xué)者機(jī)構(gòu)變遷知識圖譜

圖4展示了工程與材料科學(xué)部、信息科學(xué)部、生命科學(xué)部、醫(yī)學(xué)科學(xué)部、化學(xué)科學(xué)部、數(shù)理科學(xué)部、地球科學(xué)部、管理科學(xué)部等8個學(xué)部近年來優(yōu)青、杰青、創(chuàng)新群體獲評學(xué)者與所在機(jī)構(gòu)的整體分布情況構(gòu)建知識圖譜，包含可以搜集到的部分學(xué)者（信息科學(xué)部）本科、碩士、博士畢業(yè)所在的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。圖中包括5617位學(xué)者和352所機(jī)構(gòu)，其中代表學(xué)者的節(jié)點(diǎn)為紅色，代表機(jī)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)則用黃色表示，本科、碩士、博士、優(yōu)青、杰青、創(chuàng)新各自使用藍(lán)色的節(jié)點(diǎn)代表，而八個學(xué)部則表示為綠色。

表1機(jī)構(gòu)學(xué)者人數(shù)排行

表1列出了信息科學(xué)部本科、碩士、博士、優(yōu)青、杰青、創(chuàng)新學(xué)者人數(shù)最多的10所學(xué)校。不難發(fā)現(xiàn)，C9高校占據(jù)了排行榜中的絕大多數(shù)。除此之外，北京航空航天大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)等非C9學(xué)校也在排行榜中占據(jù)了一席之地。在教育經(jīng)歷與成果的橫向?qū)Ρ壬峡梢钥闯?，北京大學(xué)與清華大學(xué)在優(yōu)青、杰青、創(chuàng)新群體的獲評人數(shù)遠(yuǎn)超其他C9學(xué)校(浙江大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京大學(xué)等)，體現(xiàn)出了學(xué)術(shù)影響力上的明顯差異與一定程度上的平臺優(yōu)勢。在本碩博的區(qū)域，清華大學(xué)的畢業(yè)人數(shù)居于首位，而北京大學(xué)與緊隨其后的其他學(xué)校在畢業(yè)人數(shù)的差距則沒有那么顯著。該現(xiàn)象可以解釋為：北京大學(xué)在教育上體量偏小，但不可否認(rèn)的是其學(xué)術(shù)研究上對于人才培養(yǎng)的成果與清華大學(xué)平分秋色。

從機(jī)構(gòu)的分布可以看出，獲得優(yōu)青、杰青、創(chuàng)新群體的學(xué)者在教育上的經(jīng)歷分布較為平均，有許多學(xué)者碩士甚至博士畢業(yè)于北美或者歐洲的一些院校，國內(nèi)的院校也五花八門，這部分院校主要分布在圖的左邊和左上角，在教育中充當(dāng)?shù)氖桥囵B(yǎng)基本素質(zhì)的角色。而獲評的各人才項目則集中于特定的國內(nèi)高校，說明許多優(yōu)秀的學(xué)者在加入這些院校后做出了自己的成果，獲得了國家自然科學(xué)基金委員會的認(rèn)可。這部分學(xué)校分布在中間偏左的位置，除了C9和前面排行榜中提到的學(xué)校之外，也可以看到許多中國科學(xué)院的研究所，這些機(jī)構(gòu)的人數(shù)無法與高校相提并論，但承擔(dān)的都是前沿科技的研究，也取得了杰出的成就。

圖5科學(xué)院院士與工程院院士教育經(jīng)歷的機(jī)構(gòu)變遷螺旋圖

圖5以兩院院士為例探究了眾多學(xué)者教育經(jīng)歷的變遷，其中本科、碩士、博士所在學(xué)校分別用綠色、黃色、紅色節(jié)點(diǎn)表示，而最外層的粉色節(jié)點(diǎn)則表示獲評院士時所在的機(jī)構(gòu)。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，人才流動具有明顯的集群效應(yīng)，大部分的學(xué)者最終加入了C9高校，其中北京大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)等尤為集中，與之前統(tǒng)計所推斷出的平臺優(yōu)勢相符。在學(xué)校的排名上，根據(jù)院士人數(shù)對所有院校進(jìn)行順時針排列后將每位學(xué)者本科碩士博士所在的學(xué)校相連接，可以看出，半徑上的直線說明該學(xué)者從本科開始一直留在相同學(xué)校直到最后獲評院士，曲線則代表其教育經(jīng)歷中從一個機(jī)構(gòu)遷移到了另一個機(jī)構(gòu)。在這種情況下，可以認(rèn)為由內(nèi)向外逆時針方向的曲線意味著前往排名更高的學(xué)校，反之亦然?？傮w上進(jìn)行比較，很明顯逆時針的曲線數(shù)量超過順時針的曲線，即大多數(shù)學(xué)者集中到了排名靠前的學(xué)校，與先前的觀察相符。

信息學(xué)部合作星云圖

圖6信息科學(xué)部關(guān)鍵詞與機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)圖

圖6在對各人才計劃獲評的項目名稱進(jìn)行自然語言處理與標(biāo)簽提取的基礎(chǔ)上呈現(xiàn)信息科學(xué)部各處的關(guān)鍵詞之間和其與學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系。圖中各個學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)用紫色的節(jié)點(diǎn)表示，紅色的節(jié)點(diǎn)代表信息科學(xué)部一處的關(guān)鍵詞，黃色代表二處，綠色代表三處，藍(lán)色則代表四處，中間粉色的節(jié)點(diǎn)表示該關(guān)鍵詞出現(xiàn)在了不止一個處的項目中，屬于跨學(xué)科的領(lǐng)域。所有的學(xué)校根據(jù)獲評項目的數(shù)量進(jìn)行順時針排列。從圖中可觀察到，清華大學(xué)獲評數(shù)最多，第二梯隊中，北京理工大學(xué)、北京郵電大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)等與其他C9高校實力相當(dāng)。對于單個機(jī)構(gòu)進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)不同學(xué)校之間研究側(cè)重點(diǎn)上的差異。例如與北京郵電大學(xué)相連接的邊幾乎全部都是紅色，意味著該機(jī)構(gòu)在科研方面重點(diǎn)著力于信息科學(xué)部的一處；而吉林大學(xué)與蘇州大學(xué)連接的邊則以藍(lán)色占據(jù)絕對的主導(dǎo)地位，說明這兩所學(xué)校的研究領(lǐng)域主要分布在四處。

圖7關(guān)鍵詞-年份對照圖

依照1997-2018年，信息學(xué)部四個處當(dāng)選的杰青的項目信息的數(shù)據(jù)，我們繪制了如圖7所示的關(guān)鍵詞-年份對照圖。圖中共涉及1997-2018間21個不同的年份，并按照時間的先后依次由青色向粉紅色漸變顯示。同時，我們根據(jù)杰青當(dāng)選時的項目信息，特別是題目中的信息，我們提取出了366個關(guān)鍵詞，以及關(guān)鍵詞之間18831次在同一項目信息中的共同出現(xiàn)，依次按照信息學(xué)部的四個處信息來分別展示，即圖中紅色、藍(lán)色、黃色、綠色分別代表該關(guān)鍵詞的當(dāng)選人分別屬于一處至四處，而圖中紫色的部分則說明這一關(guān)鍵詞的使用是跨越了處的界限的，代表了一定程度上的交叉融合。其中，代表出現(xiàn)了交叉融合的紫色節(jié)點(diǎn)的個數(shù)共有15個，代表一處的紅色關(guān)鍵詞(節(jié)點(diǎn))有94個，代表二處的藍(lán)色關(guān)鍵詞(節(jié)點(diǎn))有78個，代表三處的黃色關(guān)鍵詞(節(jié)點(diǎn))有69個，代表四處的綠色關(guān)鍵詞(節(jié)點(diǎn))有110個。同時，圖中關(guān)鍵詞代表節(jié)點(diǎn)的大小，代表了這一關(guān)鍵詞被提及的次數(shù)，而代表關(guān)鍵詞的點(diǎn)與點(diǎn)之間的邊的粗細(xì)，則代表了兩者同時出現(xiàn)的次數(shù)的多少。而代表關(guān)鍵詞的點(diǎn)與外圍代表年份的點(diǎn)之間的連線，則說明該關(guān)鍵詞在該年曾經(jīng)被該處的某位當(dāng)選的杰青所提及。

下面僅以一例來說明關(guān)鍵詞-年份對照圖的含義。例如對于黃色的三處，我們看到在比較早期，也就是外圍時間環(huán)中粉色的部分，1998年前后出現(xiàn)了控制、圖像處理、機(jī)器視覺三個關(guān)鍵詞(同一年份詞語排序不分先后)，而對于這兩個節(jié)點(diǎn)，我們通過其與圖片中間連線，可以看出這兩個關(guān)鍵詞在中間的關(guān)鍵詞關(guān)系圖中，其節(jié)點(diǎn)大小都較大，說明這一關(guān)鍵詞和其代表的研究方向，在后來的領(lǐng)域發(fā)展中，獲得了較高的提及頻率。事實上，通過對下面的關(guān)鍵詞-年份-申請人的查找，我們可以看到這兩個關(guān)鍵詞對應(yīng)的是1998年當(dāng)選杰青的譚鐵牛，而其當(dāng)時的項目題目則是”圖象處理與機(jī)器視覺”，契合了我們的關(guān)鍵詞和對應(yīng)的年份定位。

而在了解了圖的含義后，通過對于圖中的連線的分析，我們可以看到，早期的關(guān)鍵詞信息相對而言比較少，而絕大部分的關(guān)鍵詞和關(guān)鍵詞被涉及的次數(shù)都是近十?dāng)?shù)年來才開始大規(guī)模出現(xiàn)的，一方面，這與早期杰青的數(shù)量相對較少有關(guān)，而另一方面，其也從側(cè)面反應(yīng)了信息學(xué)科近年來的爆發(fā)式發(fā)展和在不同領(lǐng)域上的不斷深化和交叉融合。

而通過對于關(guān)鍵詞之間的跨越界限和交叉融合來分析，我們可以看到諸如多媒體、網(wǎng)絡(luò)、編碼、控制等內(nèi)容逐漸被擴(kuò)展開來，一、二、三這幾個處都有所涉及，事實上考慮到近幾年來深度學(xué)習(xí)，圖像識別等領(lǐng)域的火熱，這也是近些年在這些領(lǐng)域上的學(xué)科交叉與融合的體現(xiàn)。

此外，通過對于處內(nèi)關(guān)鍵詞的詞頻的分析，我們也可以看到一些現(xiàn)象，例如圖中左下角的綠色的四處部分，其早年間的關(guān)鍵詞通常都是包括光學(xué)等基礎(chǔ)理論，而近年來，則更加偏向于諸如量子等更加趨向于應(yīng)用和前沿的詞語，這也說明了這一學(xué)科理論的逐漸完善，和新領(lǐng)域的不斷開拓。而類似的現(xiàn)象也發(fā)生在了一處的關(guān)鍵詞之上，諸如微波、電磁場等關(guān)鍵詞，其與外圍年份對應(yīng)的連邊中，粉色系邊的數(shù)量明顯要多于青色系的數(shù)量，也即也體現(xiàn)出了明顯的偏向于早年的特點(diǎn)。

圖8關(guān)鍵詞-年份-申請人對照圖

而與之對應(yīng)的，我們又同時繪制了如圖8所示的關(guān)鍵詞-年份-申請人對照圖。圖中呈螺旋放射狀的節(jié)點(diǎn)是代表關(guān)鍵詞的節(jié)點(diǎn)。類似的，節(jié)點(diǎn)由內(nèi)向外依次由粉色逐漸過渡為青色，分別代表了1997-2018年這21年間的關(guān)鍵詞變化。特別的，如果一個關(guān)鍵詞在某年的某個處出現(xiàn)不止一次的話，我們則會將該年該詞對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)放大。同樣的，我們把當(dāng)選的杰青，按照其當(dāng)選時的處信息，按照紅色、藍(lán)色、黃色、綠色與一處至四處一一對應(yīng)，放在了圖的外圍。而代表人和代表關(guān)鍵詞的連線，則說明該人在該年當(dāng)選杰青時，其項目信息涉及了這個關(guān)鍵詞。其中，代表一處的紅色點(diǎn)的杰青人數(shù)為135，代表二處的藍(lán)色點(diǎn)的杰青人數(shù)為107，代表三處的黃色點(diǎn)的杰青人數(shù)為106，代表四處的綠色點(diǎn)的杰青人數(shù)為167。

通過分析每年的螺旋放射狀的節(jié)點(diǎn)數(shù)量可以看出，在近二十余年的杰青評選中，通過橫向?qū)Ρ雀魈幩婕暗年P(guān)鍵詞的數(shù)量，可以看出四個處的關(guān)鍵詞數(shù)量還是大致一致的。而縱向的依據(jù)每年關(guān)鍵詞的數(shù)量上分析，可以看到盡管不同年份之間存有波動，但從整體趨勢而言，年代越靠后的關(guān)鍵詞數(shù)量越多，這也與上面關(guān)鍵詞-年份對照圖的直觀印象形成了對應(yīng)。

此外，節(jié)點(diǎn)大小則與我們通過谷歌學(xué)術(shù)上獲取的總引用量相關(guān)。對于能夠在谷歌學(xué)術(shù)上獲取被引量數(shù)據(jù)的學(xué)者，我們將他們對應(yīng)的外圍節(jié)點(diǎn)大小與被引量的對數(shù)成正比，同時對于谷歌學(xué)術(shù)上沒有被引量數(shù)據(jù)的學(xué)者，則以全體杰青被引量的平均值暫代。而通過對比幾個處的學(xué)者的被引量，我們可以看出，一處的整體被引量相對而言較小，而其余三個處的被引量則基本保持相對一致。考慮到一處所涉及的學(xué)科的特殊性，這并不代表學(xué)者之間研究能力的高下，而僅僅是體現(xiàn)了學(xué)科之間的差異化分布。

總結(jié)和展望

隨著信息化時代的到來，信息科學(xué)部正在蓬勃發(fā)展，得到了廣泛的關(guān)注，通過對信息科學(xué)部人才項目的專家畫像和分析，可以了解信息學(xué)部發(fā)展的整體情況、人才機(jī)構(gòu)變遷的情況和不同子學(xué)科的發(fā)展趨勢，對于信息學(xué)部下學(xué)者的關(guān)系研究和項目審理提供了重要參考。隨著分析的不斷深入，未來將利用整個人才項目組成的知識圖譜構(gòu)建專家系統(tǒng)，更進(jìn)一步對各領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行學(xué)術(shù)畫像。