〔摘要〕運用文獻(xiàn)計量學(xué)方法,以Web of Science的SCIE,SSCI,AHCI中收錄的遠(yuǎn)程教育文獻(xiàn)為研究對象,對文獻(xiàn)數(shù)量、機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)與期刊共現(xiàn)、國家合作、學(xué)科、作者、研究熱點和研究前沿進(jìn)行分析,從而探討世界范圍內(nèi)的系統(tǒng)動力學(xué)研究的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。
〔關(guān)鍵詞〕系統(tǒng)動力學(xué);可視化分析;研究熱點;研究前沿
〔中圖分類號〕N9413〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A〔文章編號〕1008-0821(2013)02-0003-09
系統(tǒng)動力學(xué)仿真技術(shù)是情報研究中的戰(zhàn)略和策略實驗室[1]。它作為一種建模方法,從本質(zhì)上看它是帶時間滯后的一階微分方程。與其它建模方法相比,系統(tǒng)動力學(xué)適用于處理長期性和周期性的問題;適用于研究數(shù)據(jù)不足的問題;適用于處理精度要求不高的復(fù)雜的社會經(jīng)濟(jì)問題;強(qiáng)調(diào)有條件預(yù)測,對預(yù)測未來提供新的手段。系統(tǒng)動力學(xué)為解決復(fù)雜問題提供了新的方法,隨著其理論越來越成熟,系統(tǒng)動力學(xué)的應(yīng)用從最初研究全球性的發(fā)展戰(zhàn)略的世界動力學(xué)模型,到研究國家政治、經(jīng)濟(jì)、軍事以及對外關(guān)系的國家動力學(xué)模型,再到研究城市發(fā)展戰(zhàn)略的城市動力學(xué)模型、研究特定地理區(qū)域的發(fā)展戰(zhàn)略的區(qū)域動力學(xué)模型、研究工業(yè)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的工業(yè)動力學(xué)模型、研究疾病發(fā)生、發(fā)展及防治策略的醫(yī)療動力學(xué)模型等,到目前為止,系統(tǒng)動力學(xué)在系統(tǒng)論、控制論、信號論的基礎(chǔ)上,借助信息處理和計算機(jī)仿真技術(shù)在國內(nèi)外研究復(fù)雜系統(tǒng)隨時間推移而產(chǎn)生的行為模式上得到了廣泛的應(yīng)用。目前對系統(tǒng)動力學(xué)現(xiàn)狀總結(jié)和綜述的研究較少,本文通過TDA、Ucinet和CiteSpace Ⅱ工具對系統(tǒng)動力學(xué)研究現(xiàn)狀進(jìn)行可視化分析,為相關(guān)研究和實踐提供參考。
1數(shù)據(jù)來源與研究方法
本文使用的數(shù)據(jù)均來源于美國科學(xué)信息研究所的Web of science平臺中的SCI-E、SSCI、AHCI數(shù)據(jù)庫。檢索策略為在題名字段中輸入forecast*、predict*、simulat*等系統(tǒng)動力學(xué)特點詞匯并與主題字段“system* dynamic*”進(jìn)行“與”運算最終與題名“system* dynamic*”進(jìn)行或運算從而進(jìn)行檢索,文獻(xiàn)類型為論文(article)、會議論文(proceeding paper)和綜述(review),時間限制到2011年,檢索日期為2012年06月21日,共檢索到2 117篇文獻(xiàn)。
本文首先采用文獻(xiàn)計量方法并結(jié)合數(shù)據(jù)處理軟件TDA和可視化軟件Ucinet、Citespace Ⅱ?qū)ο嚓P(guān)文獻(xiàn)的數(shù)量變化趨勢、機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析,然后繪制這2 117篇文獻(xiàn)的機(jī)構(gòu)與期刊的共現(xiàn)、國家合作、主要學(xué)科、研究熱點和研究前沿圖譜,從而揭示出該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀、研究前沿等。
2系統(tǒng)動力學(xué)研究論文的時間分布
衡量某領(lǐng)域發(fā)展的重要指標(biāo)就是學(xué)術(shù)論文數(shù)量的變化,對其文獻(xiàn)分布作歷史的、全面的統(tǒng)計,繪制相應(yīng)的分布曲線,為評價該領(lǐng)域所處的階段,預(yù)測發(fā)展趨勢和動態(tài)具有重要意義[2]。從系統(tǒng)動力學(xué)文獻(xiàn)量的時間分布來看(如圖1所示),系統(tǒng)動力學(xué)研究文獻(xiàn)的數(shù)量各年變化較大,但整體呈上升趨勢。11圖1系統(tǒng)動力學(xué)研究論文的年度分布11
2013年2月11第33卷第2期11現(xiàn)?代?情?報11Journal of Modern Information11Feb,201311Vol.33No.22013年2月11第33卷第2期11國際系統(tǒng)動力學(xué)研究文獻(xiàn)的可視化分析11Feb,201311Vol.33No.2從系統(tǒng)動力學(xué)各年文獻(xiàn)量的分布來看,大致分為3個階段:第一階段:1955-1975年,歷時20年之多。各年的相關(guān)論文在20篇內(nèi),可以看作系統(tǒng)動力學(xué)的起步階段。第二階段:1976-1990年,系統(tǒng)動力學(xué)論文總體呈增長趨勢。雖然各年論文量變化較大,但是這一階段,系統(tǒng)動力學(xué)方面的論文量比上一階段有很大提高,可以看作系統(tǒng)動力學(xué)研究的發(fā)展階段。第三階段:進(jìn)入20世紀(jì)90年代至今,系統(tǒng)動力學(xué)論文量提升很多,但近兩年論文量居于平穩(wěn)的狀態(tài)。在未來幾年,預(yù)計系統(tǒng)動力學(xué)的研究論文數(shù)量會呈現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展的趨勢。
3系統(tǒng)動力學(xué)研究的空間分布
31機(jī)構(gòu)分布
2117篇論文涉及880個機(jī)構(gòu),發(fā)表論文在10篇及以上的高產(chǎn)機(jī)構(gòu)如表1所示。機(jī)構(gòu)兩兩之間的合作有581次,其中發(fā)表論文在5篇以上的高產(chǎn)機(jī)構(gòu)如表1所示。發(fā)文量可在一定程度上代表機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域的研究實力。從表1看出實力較強(qiáng)的機(jī)構(gòu)大部分為高校,其中,麻省理工學(xué)院以23篇的論文量排在第一位,排在第二位的是印第安納理工學(xué)院,其他排名比較靠前的還有倫敦商學(xué)院、卑爾根大學(xué)、斯特拉斯克萊德大學(xué)等。從機(jī)構(gòu)類型來看,除高校外,還涉及政府部門(如意大利國家研究委員會)和企業(yè)單位(如西門子公司),從機(jī)構(gòu)所屬地區(qū)來看,美國(16所)占了一半的席位,可以看出美國在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力之強(qiáng)大。英國、中國、加拿大、荷蘭、德國、意大利、瑞士、挪威也均存在高產(chǎn)機(jī)構(gòu),除了北美洲的美國與加拿大和亞洲的中國外,其他均來自歐洲國家。其中中國兩岸三地均有論文分布。
表1高產(chǎn)機(jī)構(gòu)論文分布
排名11論文量11機(jī)構(gòu)11國家11排名11論文量11機(jī)構(gòu)11國家1112311麻省理工學(xué)院11美國111711811南加利福尼亞大學(xué)11美國2111211印第安納理工學(xué)院11美國111811711奈梅亨大學(xué)11荷蘭3111011倫敦商學(xué)院11英國111911711清華大學(xué)11中國4111011卑爾根大學(xué)11挪威112011711卡爾加里大學(xué)11加拿大5111011斯特拉斯克萊德大學(xué)11英國112111711圣加侖大學(xué)11瑞士611911亞利桑那州立大學(xué)11美國112211611意大利國家研究委員會11意大利711911香港理工大學(xué)11中國112311611俄亥俄州立大學(xué)11美國811911布拉德福德大學(xué)11英國112411611普林斯頓大學(xué)11美國911911帝國理工學(xué)院11英國112511611普渡大學(xué)11美國1011811麥克馬斯特大學(xué)11加拿大112611611西門子公司11德國1111811國立臺灣大學(xué)11中國112711611蒂爾堡大學(xué)11荷蘭1211811倫斯勒理工學(xué)院11美國112811611阿爾伯塔大學(xué)11加拿大續(xù)表1
排名11論文量11機(jī)構(gòu)11國家11排名11論文量11機(jī)構(gòu)11國家1311811紐約州立大學(xué)11美國112911611加州大學(xué)歐文分校11美國1411811加州大學(xué)伯克利分校11美國113011611加州大學(xué)洛杉磯分校11美國1511811伊阿華大學(xué)11美國113111611美國密歇根大學(xué)11美國1611811馬里蘭大學(xué)11美國113211611美國明尼蘇達(dá)大學(xué)11美國
32機(jī)構(gòu)與期刊共現(xiàn)
機(jī)構(gòu)與期刊共現(xiàn)可以揭示不同機(jī)構(gòu)發(fā)文的期刊的規(guī)律或者不同期刊承載論文所屬機(jī)構(gòu)的規(guī)律。如圖2所示,其中,圓形節(jié)點表示機(jī)構(gòu)。方形節(jié)點表示期刊,節(jié)點的大小表示期刊發(fā)文量的多少,節(jié)點越大表示在該期刊發(fā)文越多。紅色節(jié)點與藍(lán)色節(jié)點間連線的粗細(xì)表示機(jī)構(gòu)在期刊發(fā)文量的多少,連線越粗表示機(jī)構(gòu)在期刊的發(fā)文量越多。
11圖2系統(tǒng)動力學(xué)機(jī)構(gòu)與期刊共現(xiàn)圖(發(fā)文量≥2)11
從圖2可以看出,在單個期刊上發(fā)文量最多的機(jī)構(gòu)是麻省理工學(xué)院,它在《系統(tǒng)動力學(xué)會志》上發(fā)表文章10篇。論文年代分布為1995年、1998年、2003年且各年發(fā)表論文1篇,2007年,該年發(fā)表論文7篇,由此可以看出,2007年是麻省理工學(xué)院在《系統(tǒng)動力學(xué)會志》上發(fā)表文章最多的一年。比較麻省理工學(xué)院發(fā)表的關(guān)于系統(tǒng)動力學(xué)的所有年份的文章,2007年也是麻省理學(xué)院發(fā)表文章最多的一年,其他年代發(fā)文量均未超過2篇,同時《系統(tǒng)動力學(xué)會志》也是麻省理工學(xué)院發(fā)表文章最多的期刊,其他期刊發(fā)文均未超過1篇。可見,2007年是麻省理工學(xué)院研究系統(tǒng)動力學(xué)的高峰時期;《系統(tǒng)動力學(xué)會志》主要探討在社會、技術(shù)、管理和環(huán)境方面應(yīng)用動態(tài)系統(tǒng)的展望與方法,涉及動態(tài)反饋系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和計算機(jī)摸擬、信息反饋和因果研究的政策分析方法、動態(tài)系統(tǒng)在社會和自然科學(xué)理論建設(shè)中的貢獻(xiàn)等,由此也可以得知,麻省理工學(xué)院將文章發(fā)表在《系統(tǒng)動力學(xué)會志》上,其研究的內(nèi)容也主要圍繞以上方面。通過10篇論文的關(guān)鍵詞可以窺見一斑,如改善、模型、建設(shè)、延遲、破壞、反饋、影響、工業(yè)、創(chuàng)新、遠(yuǎn)景、產(chǎn)品發(fā)展、合理性、資源配置、技術(shù)等。從文章的標(biāo)題來看,關(guān)于展望性的文章有4篇,如Lyneis,J M和Ford,D N在2007年發(fā)表《系統(tǒng)動力學(xué)應(yīng)用于項目管理:調(diào)查、評估與未來研究方向》是一篇綜述性的文章,對項目管理在深層結(jié)構(gòu)背景下的應(yīng)用歷史進(jìn)行了綜述,這種深層機(jī)構(gòu)創(chuàng)建不良動力學(xué)并把他們應(yīng)用到具體項目管理領(lǐng)域,然后對政策信息進(jìn)行了綜合,為未來研究和寫作提供方向[3];關(guān)于政策研究的有2篇文章,如:Weil,H B在2007年發(fā)表的《將系統(tǒng)動力學(xué)應(yīng)用于企業(yè)戰(zhàn)略研究:問題與框架的演化》討論了5個項目,這5個項目在將系統(tǒng)動力學(xué)應(yīng)用到企業(yè)戰(zhàn)略研究的過程中成為重要的構(gòu)建模型[4]。
在單個期刊發(fā)表文章較多的機(jī)構(gòu)還有愛荷華大學(xué),它在《結(jié)構(gòu)力學(xué)與機(jī)械力學(xué)》期刊上發(fā)文6篇,倫敦商學(xué)院在《系統(tǒng)動力學(xué)會志》期刊上發(fā)文4篇,奈梅亨內(nèi)梅亨大學(xué)在《系統(tǒng)研究與行為科學(xué)》期刊上發(fā)文4篇,布拉德福德大學(xué)在《英國運籌學(xué)會志》期刊上發(fā)文4篇,麥克馬斯特大學(xué)在《IEEE電力設(shè)備與系統(tǒng)匯刊》期刊上發(fā)文4篇等等。
從圖2中還可以看出,發(fā)文量最多的期刊是《系統(tǒng)動力學(xué)會志》,發(fā)文39篇,其次是《英國運籌學(xué)會志》,發(fā)文14篇,《系統(tǒng)研究與行為科學(xué)》發(fā)文11篇,其他期刊發(fā)文量均為超過10篇。
另外,發(fā)文(在1個期刊上發(fā)表文章2篇及以上)之和較多的機(jī)構(gòu)如表2所示,其中,麻省理工學(xué)院發(fā)文量最多,而且僅在《系統(tǒng)動力學(xué)會志》發(fā)文就達(dá)10篇,其次是倫敦商學(xué)院在《系統(tǒng)動力學(xué)會志》和《英國運籌學(xué)會志》兩個雜志上發(fā)文共計7篇,發(fā)文量較多的機(jī)構(gòu)還包括愛荷華大學(xué)、奈梅亨內(nèi)梅亨大學(xué)、帝國理工學(xué)院、卑爾根大學(xué)、紐約州立大學(xué)、麥克馬斯特大學(xué)、布拉德福德大學(xué)。
表2機(jī)構(gòu)在單個期刊上的發(fā)文量(發(fā)文量≥2)
序號11機(jī)構(gòu)11期刊11單個期刊發(fā)文量11機(jī)構(gòu)發(fā)文量之和111麻省理工學(xué)院11系統(tǒng)動力學(xué)會志11101110211倫敦商學(xué)院11系統(tǒng)動力學(xué)會志114英國運籌學(xué)會志113117311愛荷華大學(xué)11結(jié)構(gòu)力學(xué)與機(jī)械力學(xué)116116411奈梅亨內(nèi)梅亨大學(xué)11系統(tǒng)研究與行為科學(xué)114系統(tǒng)動力學(xué)會志112116511帝國理工學(xué)院11物理評論A112國際性傳播疾病與艾滋病雜志112IEEE電力系統(tǒng)匯刊112116611卑爾根大學(xué)11計算機(jī)在人類行為中的應(yīng)用113系統(tǒng)研究與行為科學(xué)112115711紐約州立大學(xué)11系統(tǒng)動力學(xué)會志113英國運籌學(xué)會志112115811麥克馬斯特大學(xué)11IEEE電力設(shè)備與系統(tǒng)匯刊114114911布拉德福德大學(xué)11英國運籌學(xué)會志114114
在單個期刊上發(fā)文2篇以上的機(jī)構(gòu)類型除了高校外,還包括研究院,如:美國電力研究院、魁北克水電研究院、韓國交通研究院均2篇,政府部門,如聯(lián)邦高速公路管理局,以及企業(yè)單位,全球管理咨詢公司。
33國家合作
在以系統(tǒng)動力學(xué)研究為主題的2 117篇樣本文章中,258篇由兩個或兩個以上國家合作完成。利用Ucinet軟件對國家的合著文獻(xiàn)進(jìn)行可視化,結(jié)果如圖3所示。
由圖3可知,系統(tǒng)動力學(xué)研究形成的是一個以美國、英國為中心跨國合作團(tuán)隊。其中美國是與其他國家合作最廣泛,共與38個國家合作共115次(即產(chǎn)出115篇文章),與美國合作次數(shù)不低于5次的國家有10個,分別是加拿大、英國、中國、韓國、德國、澳大利亞、挪威、荷蘭、日本、墨西哥。在美國與中國合作的8篇文章中,涉及到的機(jī)構(gòu)主要有北京大學(xué)、北京郵電大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、中國南方電網(wǎng)、武漢理工大學(xué)、北京師范大學(xué)、吉林大學(xué)、西南財經(jīng)大學(xué)以及浙江大學(xué)。8篇文章的出版年從2001-2011年(其中2002年、2004年、2005年、2007年論文量為0)。涉及到的期刊包括:《系統(tǒng)研究與行為科學(xué)》、《應(yīng)用地質(zhì)學(xué)》、《IET發(fā)電,輸電與配電》、《環(huán)境管理雜志》、《微型機(jī)械與微型工程學(xué)報》、《機(jī)械電子學(xué)》、《技術(shù)預(yù)測與社會變革》,各期刊論文量均為1篇。
與他國合作比較廣泛的國家(合作國家個數(shù)超過10個)還包括:英國、德國、意大利、加拿大、中國、西班牙、法國、荷蘭、瑞士、芬蘭、巴西、日本12個國家。
其中中國的合作國家個數(shù)是17個,合作次數(shù)達(dá)46次,除了與美國合作的8篇文章外,還與加拿大合作次數(shù)較多(9篇)。在中國與加拿大合作的9篇文章中,涉及的機(jī)構(gòu)主要有北京大學(xué)、香港嶺南大學(xué)、北京理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)、四川大學(xué)、香港理工大學(xué)、中國科學(xué)院和中山大學(xué)。9篇文章的出版年涉及1998年、2001年、2009年、2010年、2011年。涉及到的包括期刊包括:《建造自動化》、《專家系統(tǒng)及其應(yīng)用》、《人類與生態(tài)風(fēng)險評估》、《國際環(huán)境與污染雜志》、《環(huán)境信息學(xué)雜志》、《環(huán)境管理雜志》、《組織11圖3國家合作圖11
行為雜志》、《技術(shù)預(yù)測與社會變革》、《水資源管理》。
國家兩兩之間合作頻次(如表3所示)最多的是美國與加拿大,共合作14篇,這14篇文章發(fā)表年涉及2001年、2004年、2007-2011年,其中2008年、2010年和2011年都是3篇,2007年2篇,其余各年均1篇。其中,被引次數(shù)較高的如美國加州大學(xué)歐文分校的Ahmad,S和加拿大西安大略大學(xué)的Simonovic,SP2004年在《土木工程計算雜志》上表文章《空間系統(tǒng)動力學(xué):水資源系統(tǒng)仿真新方法》,文章介紹了空間系統(tǒng)動力學(xué)方法,這種方法是基于時間和空間動態(tài)過程的模型反饋,建立在分布參數(shù)系統(tǒng)的控制理論基礎(chǔ)上,系統(tǒng)動力學(xué)和地理信息系統(tǒng)的耦合在這種建模方法的發(fā)展中起了重要作用,空間系統(tǒng)動力學(xué)方法為概念上不同的模型提供了一個單一建??蚣?,當(dāng)對系統(tǒng)不同組件間的相互作用進(jìn)行了解時,該方法還對基于時間和空間的復(fù)雜動態(tài)過程的模型反饋提供了大量的能力[5]。
美國與英國的國家間合作頻次僅次于美國與加拿大,共合作13次,這13篇文章分布于1987年、1999年、2005年、2008年(分別1篇),2006年、2007年和2011年(分別2篇),1998年(3篇)。其中被引用次數(shù)較高的如2007年英國倫敦大學(xué)的Lane,DC和美國哈佛大學(xué)的Oliva,R在《歐洲運籌學(xué)雜志》上發(fā)表的《更大的整體:系統(tǒng)動力學(xué)與軟系統(tǒng)方法論的綜合》,文章舉出了一個同時使用這兩種系統(tǒng)方法的理論案例,同時簡要的描述了系統(tǒng)動力學(xué)和軟系統(tǒng)方法論的理論與方法假設(shè),并對其中的部分提出了批評[6]。
中國與加拿大的合作位列第三,共9次合作,這9篇文章分布于1998年、2001年、2009年、2011年(各1篇),表3(國家間合作頻次≥5次)
序號11國家111國家211合作次數(shù)111美國11加拿大1114211美國11英國1113311中國11加拿大119411德國11意大利119511美國11中國118611美國11韓國118711美國11德國116811美國11澳大利亞116911美國11挪威1161011英國11德國1161111德國11荷蘭1161211美國11荷蘭1151311美國11日本1151411美國11墨西哥1151511意大利11法國115
2010年(5篇)。由此可見,2010年是中國與加拿大在系統(tǒng)動力學(xué)研究中合作頻次最高的一年。其中,被引用次數(shù)較高的如中國北京大學(xué)的郭懷成與加拿大的加拿大里賈納大學(xué)的GAFuller等2001年在《環(huán)境管理雜志》上發(fā)表的《系統(tǒng)動力學(xué)方法應(yīng)用于地區(qū)環(huán)境規(guī)劃與管理:洱海流域的研究》被引用達(dá)74次,文章建立了環(huán)境系統(tǒng)動力學(xué)模型——洱海系統(tǒng)動力學(xué)模型,用來為規(guī)劃任務(wù)提供支持。并指出該模型由明確考慮信息反饋的動態(tài)仿真模型組成,這些模型能夠?qū)⒊煞炙降闹R集成為整體水平并進(jìn)行系統(tǒng)行為仿真。以實例的方式論述了該模型的這種功能在分析和制定決策時的有用性[7]。
其他的國家兩兩間合作較多的還有德國與意大利、美國與中國、美國與韓國、美國與德國、美國與澳大利亞、美國與挪威等等。
多國合作的文章如由德國、日本、荷蘭、波蘭和葡萄牙5個國家合作完成的《三核子系統(tǒng)動力學(xué)研究:氘核質(zhì)子橫截面在130兆電子伏時解體》文章指出三核子系統(tǒng)是最簡單的重大試驗場地,現(xiàn)代核子與核子交互模型以及額外的動力材料作為三核子的支撐力量在數(shù)量上能夠被解決法捷耶夫方程的嚴(yán)格的技術(shù)探測到[8]。另外,由芬蘭、法國、德國、意大利和南非5個國家合作完成的《量子布朗運動與單囚禁離子仿真》,文章研究諧波振蕩器與人造工程水庫相結(jié)合的開放系統(tǒng)動力學(xué),選擇水庫和調(diào)節(jié)Lindblad-type和non-Lindblad-type減少的系統(tǒng)振蕩器通道的系統(tǒng)變量,并證明系統(tǒng)和水庫間發(fā)生虛擬能力交換條件的存在,提出使用單個囚禁離子與工程水庫耦合來模擬量子布朗運動[9]。
34學(xué)科分布
從學(xué)科分布可了解關(guān)于系統(tǒng)動力學(xué)研究的科研力量主要集中的學(xué)科。圖4展示了各學(xué)科的發(fā)文量(用年輪的大小表示),學(xué)科間連線表示學(xué)科間的聯(lián)系(1篇論文屬于多個學(xué)科)。中心度的大小在一定程度上說明相關(guān)研究中各學(xué)科之間的聯(lián)系程度。在圖4中,中心度較大的學(xué)科依次為工程學(xué)、運籌與管理科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、力學(xué)等,說明系統(tǒng)動力學(xué)的研究主要集中在這些領(lǐng)域,同時常常涉及其他學(xué)科的研究內(nèi)容。表4列出發(fā)文量較大的前12個學(xué)科(發(fā)文量≥50篇)。從表4看出,工程學(xué)領(lǐng)域論文量最多,這與系統(tǒng)動力學(xué)作為最具代表性的系統(tǒng)工程方法有關(guān),其次是商業(yè)與經(jīng)濟(jì)學(xué),計算機(jī)科學(xué),論文量均超過200篇,而且從圖4中代表學(xué)科年輪外層的顏色深度可看出,最近相關(guān)研究集中在這些學(xué)科。11圖4學(xué)科分布圖11
表4主要學(xué)科論文量
序號11學(xué)科11論文量11中心度11最早發(fā)文年份111工程學(xué)1171411044111956211商業(yè)與經(jīng)濟(jì)學(xué)1144211007111971311計算機(jī)科學(xué)1129511033111972411運籌與管理科學(xué)1118611038111975511社會科學(xué)數(shù)學(xué)方法11174110111985611物理學(xué)1113411004111969711環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)1112611008111985811力學(xué)111071103111979911自動化及控制系統(tǒng)1190110021119691011數(shù)學(xué)1188110061119651111儀器及儀表學(xué)1165110031119711211社會科學(xué)綜合11501100711199935作者分布
2 117篇文章共涉及4 309位作者,論文量大于5篇的有7位作者,從表5中可以看出,作者中心度都非常低,作者發(fā)文的頻次也相對較低,故沒有形成核心作者群。發(fā)文量最多的是DC Lane,獲得布里斯托和牛津大學(xué)的數(shù)學(xué)學(xué)位并且還獲得牛津大學(xué)的數(shù)學(xué)建模博士學(xué)位,是倫敦大學(xué)經(jīng)濟(jì)與政治學(xué)院管理科學(xué)專業(yè)高級講師,同時,他也是殼牌國際公司的顧問和荷蘭皇家殼牌集團(tuán)市場銷售部經(jīng)理,并且他也是倫敦城市大學(xué)商學(xué)院的職工,他專門利用系統(tǒng)動力學(xué)和系統(tǒng)思考的方法來進(jìn)行戰(zhàn)略分析,他與高級管理人員團(tuán)體進(jìn)行交互式地工作,幫助他們以系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型的形式來表達(dá)他們的觀點。
2004年他成為運籌學(xué)研究社團(tuán)的成員,2007年被授予系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)會Forrester獎,2010年被任命為英國教育部兒童保護(hù)蒙羅審查顧問,2011年成為系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)會主席。表5主要作者論文量
序號11中心度11作者11論文量11最早發(fā)文年11100211DC Lane112211199721100011EF WOLSTENHOLME111511198231100011D Pfahl111411199941100011RG COYLE111311198351100111A Grossler111211200461100411EJ HAUG11811198771100011FP DEMELLO116111975
DC Lane的活動主要集中在戰(zhàn)略分析問題和構(gòu)建技術(shù)方面,特別是系統(tǒng)動力學(xué),戰(zhàn)略模型和系統(tǒng)思考方面。他的理論研究主要是圍繞系統(tǒng)動力學(xué)為社會理論和潛在的系統(tǒng)動力學(xué)社會理論假說方面出現(xiàn)的特定概念的正規(guī)化做出的貢獻(xiàn);在方法方面,主要關(guān)注基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的本質(zhì),不同映射技術(shù)的使用和限制,系統(tǒng)動力學(xué)與問題結(jié)構(gòu)模型之間的聯(lián)系,管理科學(xué)與運籌學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)的歷史和方法;應(yīng)用方面的研究主要是關(guān)于項目管理動力學(xué);電影院電影和醫(yī)療管理營銷策略的創(chuàng)作,如通過急癥醫(yī)院病人人流的路徑和績效測定方面的問題。他當(dāng)前從事于與傳染病和兒童保護(hù)服務(wù)有關(guān)的醫(yī)療保健建模的研究。他代表性的文章有《更大的整體:系統(tǒng)動力學(xué)與軟系統(tǒng)方法論的綜合》、《在錯誤的地方尋找對醫(yī)療保健的改進(jìn):緊急事故處理的系統(tǒng)動力學(xué)研究》、《社會實踐與系統(tǒng)動力學(xué)理論》等。
緊隨DC Lane之后,論文量較多的還有EF Wolstenholme,其代表作有《系統(tǒng)動力學(xué)作為系統(tǒng)描述和定性分析方法的發(fā)展》、《系統(tǒng)動力學(xué)的視角》等;D Pfahl代表作有《用仿真的方法來分析軟件需求波動對項目績效的影響》、《用于軟件項目管理與培訓(xùn)的基于綜合仿真組件的計算機(jī)輔助培訓(xùn)模塊》等;RG Coyle發(fā)表了《系動力學(xué)方法的技術(shù)元素》、《系統(tǒng)動力學(xué)模型中代表離散事件:煤炭生產(chǎn)建模的理論應(yīng)用》等論文;A Grossler發(fā)表了《探索合理性的影響因素:系統(tǒng)動力學(xué)動態(tài)決策研究文獻(xiàn)綜述》、《系統(tǒng)動力學(xué)和合理性的觀點——一份工作報告和公開的研究問題》等論文;EJ Haug發(fā)表了《受限的機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)遞歸公式:第一部分開環(huán)系統(tǒng)》、《微機(jī)電系統(tǒng)動力學(xué)靈敏度分析二階設(shè)計》等論文;FP Demello發(fā)表了《水輪機(jī)和渦輪機(jī)控制系統(tǒng)動力學(xué)模型研究》、《基于系統(tǒng)動力學(xué)的鍋爐性能研究》等論文。
4系統(tǒng)動力學(xué)研究的熱點
關(guān)鍵詞是文章的核心與精髓,是作者的高度概括和凝練,因此,對文章的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析,頻次高的關(guān)鍵詞常被用來確定一個研究領(lǐng)域的熱點問題[10]。運行CiteSpace Ⅱ軟件,選擇使用關(guān)鍵路徑(pathfinder)算法,對科學(xué)文獻(xiàn)共引網(wǎng)絡(luò)的路徑進(jìn)行分析和處理,并通過顯示高頻關(guān)鍵詞來確定主要研究熱點。11圖5系統(tǒng)動力學(xué)研究熱點時間序列圖譜11
從圖5看出,出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞是系統(tǒng)動力學(xué)(System dynamics)、仿真(Simulation)、模型(model/s)這與檢索式一致。其次是管理(management)出現(xiàn)了74次,中心度高達(dá)018,僅次于中心度最高的“系統(tǒng)動力學(xué)”,表明管理與系統(tǒng)動力學(xué)研究的密切關(guān)系,系統(tǒng)動力學(xué)大部分集中在系統(tǒng)動力學(xué)管理領(lǐng)域,代表性文章有2005年Brian Dyson和Ni-Bin Chang在《廢物管理》上發(fā)表的文章《在快速發(fā)展的城市用系統(tǒng)動力學(xué)模型對市區(qū)固體廢物的產(chǎn)生情況進(jìn)行預(yù)測》。他頻次大于20的關(guān)鍵詞還包括:設(shè)計(design)、反饋(feedback)、績效(performance)、決策(decision-making)、建模(modeling)、穩(wěn)定性(stability)、錯覺(misperceptions)、思考(thinking)、影響(impact)、行為(behavior)、校驗(validation)、算法(algorithm)等,這些詞的中心度排名靠前。以上關(guān)鍵詞包括多個模型建立過程中涉及的詞,從各詞年輪的顏色,可看出近期它們對系統(tǒng)動力學(xué)研究的重要影響,代表性的文章如Wolstenholme,EF在1990年出版的著作《系統(tǒng)調(diào)查:系統(tǒng)動力學(xué)方法》、JAMVennix在1996年出版的著作《組織模型構(gòu)建:用系統(tǒng)動力學(xué)方法促進(jìn)團(tuán)隊學(xué)習(xí)》、YBarlas1996年在《系統(tǒng)動力學(xué)會志》上發(fā)表的文章《系統(tǒng)動力學(xué)模型有效性及驗證》。決策是系統(tǒng)動力學(xué)管理的重要方面,相關(guān)文章如Otto,Peter 2008年在《商業(yè)研究雜志》上發(fā)表的文章《系統(tǒng)動力學(xué)作為評估和交流市場進(jìn)入策略的決策援助》、績效也成為研究系統(tǒng)動力學(xué)管理不可或缺的方面,相關(guān)文章如Barton,PM和Tobias,AM 1998年在《系統(tǒng)動力學(xué)會志》上發(fā)表的文章《系統(tǒng)動力學(xué)模型績效測量的準(zhǔn)確評估》。
5系統(tǒng)動力學(xué)研究趨勢分析
把系統(tǒng)動力學(xué)的2 117篇論文的題錄數(shù)據(jù),利用Citespace軟件中提供的膨脹詞探測(burst detection)技術(shù)和算法,通過考察詞頻的時間分布(時間段設(shè)定為1955-2011年),將其中頻次變化率高的詞(burst term)從大量的主題詞中探測出來,并根據(jù)詞頻的變動趨勢,而不僅僅是頻次的高低,來確定系統(tǒng)動力學(xué)研究的前沿領(lǐng)域[11]。11圖6系統(tǒng)動力學(xué)研究的前沿圖譜11
由圖6看出,(1)主題詞變化率較高的詞中出現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型(mathematical-model)、非線性(non-linear)、理論構(gòu)建(theory-building)等多個理論研究方面的膨脹詞,這說明有關(guān)非線性數(shù)學(xué)模型的理論研究是系統(tǒng)動力學(xué)重要的前沿領(lǐng)域。鐘永光等曾提出非線性動力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)還需要進(jìn)行深入研究[12]。(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(neural-network)、專家系統(tǒng)(expert-system)、系統(tǒng)思考(systems-thinking)、定性模型(qualitative-models)、定性分析(qualitative-analysis)等與其他方法相關(guān)的詞大量出現(xiàn),這也是系統(tǒng)動力學(xué)研究的一個重要趨向,與其他方法、系統(tǒng)整合。張波等曾提出將系統(tǒng)動力學(xué)與專家系統(tǒng)的整合,將系統(tǒng)動力學(xué)的動態(tài)思考與因果反饋環(huán)路概念導(dǎo)入專家系統(tǒng),并藉由專家系統(tǒng)的特性解決傳統(tǒng)系統(tǒng)動力學(xué)不易處理非量化問題、無法掌握不確定或模糊型態(tài)的問題[13];許光清等也指出對這類復(fù)雜系統(tǒng)的定量研究和分析必須首先建立在較全面、較深入和廣泛的定性研究和分析的基礎(chǔ)之上,以系統(tǒng)動力學(xué)、系統(tǒng)理論為指導(dǎo),以系統(tǒng)動力學(xué)的動態(tài)模型為主框架,汲取其他定量理論與方法的精髓,最終建立起綜合集成的模型體系[14]。(3)動態(tài)方法(dynamics-methodology)、動態(tài)模型(dynamic-model)、動態(tài)仿真(dynamic/s-simulation)、系統(tǒng)動力學(xué)模型(sd-model)、(simulation-program)計算機(jī)仿真(computer-simulation)、系統(tǒng)動力學(xué)仿真(system-dynamics-simulation)等與系統(tǒng)動力學(xué)相關(guān)的詞出現(xiàn)較多,說明需要加強(qiáng)對系統(tǒng)動力學(xué)本身的研究。(4)決策(decision-making)、基于代理的(clinical-knowledge)、天然氣(natural-gas)、公務(wù)員(public-sector)、機(jī)械系統(tǒng)(mechanical-systems)、供應(yīng)鏈(supply-chain/s)、衛(wèi)生保?。╤ealth-care)、水資源(water-resources)、城市規(guī)劃(urban-planning)等詞出現(xiàn),說明這幾個方面也將成為系統(tǒng)動力學(xué)研究的新趨勢。
6結(jié)論
本研究以1955-2011年WoS收錄的,以“系統(tǒng)動力學(xué)”為主題的2 117篇文獻(xiàn)為樣本,借助TDA數(shù)據(jù)處理軟件和Ucinet、CiteSpace Ⅱ可視化分析軟件的獨特功能,從文獻(xiàn)計量學(xué)的視角以可視化圖譜的方式對系統(tǒng)動力學(xué)研究的演進(jìn)及發(fā)展現(xiàn)狀、系統(tǒng)動力學(xué)研究的代表人物及經(jīng)典著作、涉及的學(xué)科范圍、主要機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)與期刊的共現(xiàn),國家合作,以及研究熱點前沿等進(jìn)行探索,得出以下結(jié)論:
(1)系統(tǒng)動力學(xué)研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)呈總體增長但趨于平穩(wěn)的狀態(tài);
(2)系統(tǒng)動力學(xué)研究的機(jī)構(gòu)以麻省理工學(xué)院為首,機(jī)構(gòu)類型除高校外,還涉及政府部門(如意大利國家研究委員會)和企業(yè)單位(如西門子公司),機(jī)構(gòu)所屬地區(qū)主要涉及北美洲的美國與加拿大和亞洲的中國,其他均來自歐洲國家,如英國、荷蘭、德國、意大利、瑞士、挪威。其中中國兩岸三地均有論文分布;
(3)在單個期刊發(fā)文量最多的機(jī)構(gòu)是麻省理工學(xué)院;發(fā)文量較多的期刊是《系統(tǒng)動力學(xué)會志》、《英國運籌學(xué)會志》、《系統(tǒng)研究與行為科學(xué)》等;發(fā)文(在單個期刊上發(fā)表文章2篇及以上)之和較多的機(jī)構(gòu)主要包括麻省理工學(xué)院發(fā)、倫敦商學(xué)院、愛荷華大學(xué)、奈梅亨內(nèi)梅亨大學(xué)、帝國理工學(xué)院、卑爾根大學(xué)、紐約州立大學(xué)、麥克馬斯特大學(xué)、布拉德福德大學(xué)等;在一個期刊上發(fā)文2篇以上的機(jī)構(gòu)類型除了高校外,還包括研究院、政府部門、企業(yè)單位等;
(4)國家合作中,美國是與其他國家合作最廣泛的,與38個國家合作共115次,合作次數(shù)較多的國家主要有加拿大、英國、中國、韓國、德國、澳大利亞;另外,英國、德國、意大利、加拿大、中國與他國合作也比較廣泛;國家兩兩之間合作頻次最多的是美國與加拿大,美國與英國的國家間合作頻次緊隨其后,中國與加拿大的合作位列第三;
(5)系統(tǒng)動力學(xué)研究主要涉及的領(lǐng)域主要包括:工程學(xué)、商業(yè)與經(jīng)濟(jì)學(xué),計算機(jī)科學(xué)等;
(6)DC Lane是具有最重要影響力的作者,此外,EF Wolstenholme、D Pfahl、RG Coyle、A Grossler、EJ Haug、FP Demello等人的論文在系統(tǒng)動力學(xué)領(lǐng)域也具有較高影響力;
(7)通過CiteSpace的關(guān)鍵詞統(tǒng)計功能表明,系統(tǒng)動力學(xué)、仿真、模型、管理、設(shè)計、反饋、績效、決策、建模、穩(wěn)定性、錯覺、思考、影響、行為、校驗、算法等是系統(tǒng)動力學(xué)的熱點研究領(lǐng)域。而通過其膨脹詞探測發(fā)現(xiàn),非線性數(shù)學(xué)模型的理論研究、與其他方法整合研究、系統(tǒng)動力學(xué)理論和管理和環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用等是系統(tǒng)動力學(xué)研究的前沿和未來趨勢。
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(本文責(zé)任編輯:馬卓)