金磚四國(BRICs)是美國高盛證券公司董事長兼首席經(jīng)濟學(xué)家吉姆·奧尼爾2001年提出的概念[1]。金磚四國是指巴西(Brazil)、俄羅斯(Russia)、印度 (India) 和中國(China)四國，BRICs由四國英文名稱的首字母組合而成。由于該詞與Brick發(fā)音類似，被稱為“金磚四國”。金磚四國都是巨大的經(jīng)濟體，并具有成為富裕經(jīng)濟體的潛力，特別是在全球經(jīng)濟和科學(xué)研究版圖中影響力快速增長，因而成為國際的焦點。

大量研究表明，科學(xué)研究與經(jīng)濟增長具有明顯的相關(guān)性[2-3]。金磚四國的GDP越是快速增長，可用于研發(fā)投入的資金量就越大，從而能大大提升國家的創(chuàng)新競爭力，促進經(jīng)濟持續(xù)增長?？茖W(xué)研究是一個國家知識經(jīng)濟的重要組成部分，科技論文是科學(xué)研究的主要產(chǎn)出形式，論文數(shù)量體現(xiàn)了一個國家持續(xù)性科研戰(zhàn)略投資的產(chǎn)出和成果。根據(jù)湯森路透的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，《科學(xué)引文索引》(WOS)數(shù)據(jù)庫收錄的論文中，1973年67%的論文來自G7國家，而2011年這個比例下降至50%，這種變化的推動主要來源于金磚國家[4]。高小強等從論文數(shù)量、總被引頻次、篇均被引頻次方面對金磚四國基礎(chǔ)研究的產(chǎn)出規(guī)模和影響力進行了分析[5]。張洋等對金磚四國發(fā)表的SCI論文數(shù)量進行了分析[6]，但是未對論文的被引頻次、篇均被引頻次進行分析。張永凱[7]認為，金磚國家研發(fā)創(chuàng)新能力懸殊，不過在科技政策的激勵下研發(fā)創(chuàng)新能力提升的速度很快。雖然金磚國家科研水平已經(jīng)受到國內(nèi)外的關(guān)注，但這些研究僅局限于對各國科研論文產(chǎn)出數(shù)量、科技創(chuàng)新能力、激勵政策、金磚國家科研合作模式及平臺構(gòu)建方面，有關(guān)金磚四國的論文質(zhì)量和學(xué)科分布情況的研究尚少。由于一個國家的學(xué)科結(jié)構(gòu)受文化、政治、歷史、地理等因素的影響較大，并且決定了資金和資源在學(xué)科間的分布，影響該國的科技發(fā)展，因此了解一個國家的學(xué)科結(jié)構(gòu)很有必要。

本文從基本科學(xué)指標(Essential Science IndicatorsSM，ESI)數(shù)據(jù)庫中收集金磚四國22個學(xué)科的論文數(shù)據(jù)，引入并計算金磚四國的科研論文相對產(chǎn)出指標(Relative Publication Index，RPI)和相對引文影響指標(Relative Citation Impact，RCI)[8-9]，分析不同學(xué)科間論文產(chǎn)出和引文影響的分布差異，并測度學(xué)科專業(yè)化指標(Disciplinary specialization index，DSI)和標準引文影響(Normalized citation impact，NCI)指標，構(gòu)建“學(xué)科專業(yè)化-標準引文影響”二維分析框架，分析各國各學(xué)科在全球領(lǐng)域的相對位置，以期對有關(guān)部門制定科技發(fā)展政策、調(diào)整學(xué)科結(jié)構(gòu)布局起到一定的參考作用。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

本文以ESI數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源。ESI數(shù)據(jù)庫是WOS數(shù)據(jù)庫于2001年推出的基于SCIE與SSCI收錄的全球大約11 400種科技期刊的1 000多萬條文獻而建立的計量分析數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫每兩個月更新一次，從論文數(shù)量、總被引頻次、篇均被引頻次等方面分別對科學(xué)家、研究機構(gòu)、國家或地區(qū)和期刊進行分析。

ESI數(shù)據(jù)庫有Citation Ranking(引用排行)、Most Cited Paper(最高被引論文)、Citation Analysis(引文分析)和Science Commentary(科學(xué)評論)4個模塊，ESI數(shù)據(jù)庫將所收錄論文劃分22個大的學(xué)科領(lǐng)域。本文通過引用排行模塊下的國家/地區(qū)模塊，統(tǒng)計全球以及金磚國家2004年1月1日至2014年6月30日期間在22個學(xué)科領(lǐng)域發(fā)表論文的情況(數(shù)據(jù)更新時間為2014年9月12日)，主要統(tǒng)計論文數(shù)量和總被引頻次以及篇均被引頻次指標。在此基礎(chǔ)上，計算相對產(chǎn)出指標(RPI)、相對引文影響指標(RCI)、分析金磚四國22個學(xué)科領(lǐng)域論文產(chǎn)出情況?？紤]到學(xué)科差異，采用學(xué)科專業(yè)化指標(DSI)和標準引文影響指標(NCI)從國家整體層面分析金磚國家科研論文產(chǎn)出情況[8-9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 金磚四國科研論文產(chǎn)出的基本數(shù)據(jù)

論文數(shù)量在一定程度上可以反映一個國家的科研產(chǎn)出能力。金磚四國近10年發(fā)表論文被ESI數(shù)據(jù)庫收錄情況見表1。從發(fā)文數(shù)量上來看，中國(未包括中國臺灣地區(qū))論文數(shù)量占全世界論文總數(shù)的8.9%，居全世界第二位，僅次于美國，印度、巴西和俄羅斯分別位居第10，14和15位。與論文數(shù)量排名相比，中國科研論文總被引頻次退居全球第4位，印度、巴西和俄羅斯總被引的排名也都相應(yīng)后退若干名。

總體上看，在ESI數(shù)據(jù)庫收錄的156個國家和地區(qū)中，金磚四國的排名還是比較靠前的，中國引領(lǐng)了其他三國，俄羅斯受劇烈政治動蕩的影響，科學(xué)研究相對落后。金磚四國的篇均被引頻次差異不大，但均明顯低于世界平均水平。

表1 金磚四國科研論文產(chǎn)出情況

2.2 金磚四國各學(xué)科科研論文相對產(chǎn)出及影響比較分析

2.2.1 相對產(chǎn)出指標(RPI)

本文采用相對產(chǎn)出指標(RPI)分析各國不同學(xué)科領(lǐng)域的科研產(chǎn)出能力。RPI表示某一國家在某一學(xué)科領(lǐng)域發(fā)表論文數(shù)量百分比與世界水平的比值。相對產(chǎn)出指標(RPI)= (一個國家某學(xué)科領(lǐng)域論文產(chǎn)出總數(shù)量/該國所有學(xué)科領(lǐng)域論文數(shù)量)/(全世界所有國家在該學(xué)科領(lǐng)域發(fā)表的論文數(shù)量/全世界論文總數(shù))。如果RPI高于1，表示該國在某一學(xué)科領(lǐng)域發(fā)表論文數(shù)量高于世界平均水平，反之則表示該國在某一學(xué)科領(lǐng)域發(fā)表論文數(shù)量低于世界平均水平；若RPI等于1，則與世界水平相當。金磚四國22個學(xué)科科研論文相對產(chǎn)出指標(RPI)見圖1。

圖1 金磚四國22個學(xué)科領(lǐng)域的相對產(chǎn)出指標(RPI)

從圖1可以看出，金磚四國22個學(xué)科領(lǐng)域的科研論文產(chǎn)出呈非均衡態(tài)勢。巴西農(nóng)業(yè)科學(xué)的相對產(chǎn)出指標最高(3.98)，下面依次是俄羅斯的物理學(xué)(2.80)、中國的材料科學(xué)(2.30)。金磚四國各有一些優(yōu)勢學(xué)科，相對產(chǎn)出指標高出或相當于世界平均水平(表1)。巴西優(yōu)勢學(xué)科領(lǐng)域與其他三國差別較大，巴西的農(nóng)業(yè)科學(xué)、微生物學(xué)、植物學(xué)與動物學(xué)、藥理學(xué)與毒理學(xué)居領(lǐng)先地位，而中國、印度、俄羅斯的優(yōu)勢學(xué)科為物理學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)、材料科學(xué)。

從整體上看，金磚四國在材料科學(xué)、工程學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、藥理學(xué)與毒理學(xué)、微生物學(xué)等8個領(lǐng)域有一定優(yōu)勢，至少有2個國家在這些領(lǐng)域的相對產(chǎn)出指標不低于1。但是在其他14個學(xué)科領(lǐng)域，金磚四國的相對產(chǎn)出指標普遍低于1。尤其是經(jīng)濟學(xué)與商業(yè)、精神病學(xué)/心理學(xué)領(lǐng)域，金磚四國科研論文極少，面臨著生存的危機，說明金磚四國有必要根據(jù)當前國際科技發(fā)展態(tài)勢，對學(xué)科結(jié)構(gòu)布局、科技資源配置做相應(yīng)的調(diào)整。

2.2.2 相對引文影響指標(RCI)

被引頻次可以反映出論文對后續(xù)科研工作的影響。因?qū)W科領(lǐng)域和積累周期不同，各學(xué)科論文被引頻次差異不大，不具有可比性。因此本文采用經(jīng)過歸一化處理結(jié)合學(xué)科類別的相對引文影響指標(RCI)分析論文質(zhì)量。相對引文影響指標(RCI)= 一個國家在某學(xué)科產(chǎn)出論文的篇均被引頻次/全世界所有國家在該學(xué)科領(lǐng)域產(chǎn)出論文的篇均被引頻次。RCI考慮了某國某學(xué)科領(lǐng)域的論文篇均被引頻次在世界平均水平中的分布。若RCI高于l，表示某國在某一學(xué)科領(lǐng)域發(fā)表論文的質(zhì)量高于世界平均水平，反之表示某國在某一學(xué)科領(lǐng)域發(fā)表論文的質(zhì)量低于世界平均水平；若RCI等于1，表示兩者水平相當。金磚四國22個學(xué)科的相對引文影響指標(RCI)見圖2。

圖2金磚四國22個學(xué)科領(lǐng)域的相對引文影響指標(RCI)

由圖2可知，金磚四國RCI和RPI呈現(xiàn)不一樣的布局。如巴西的農(nóng)業(yè)科學(xué)RPI值在本國22個學(xué)科領(lǐng)域中最高，但是RCI值卻位居倒數(shù)第二位；中國的材料科學(xué)RPI值在本國22個學(xué)科領(lǐng)域中最高，RCI值僅排在第六位。通過RPI值和RCI值的對比發(fā)現(xiàn)，科研論文產(chǎn)出并不能反映科研論文質(zhì)量。金磚四國在22個學(xué)科領(lǐng)域的RCI值均低于1，說明金磚四國在22個學(xué)科領(lǐng)域所發(fā)論文的質(zhì)量均低于世界平均水平，只有印度在工程學(xué)領(lǐng)域(0.91)、中國在數(shù)學(xué)領(lǐng)域(0.90)、俄羅斯在多學(xué)科科學(xué)領(lǐng)域(0.89)的影響力接近世界水平。

2.3 考慮學(xué)科差異的金磚四國科研論文產(chǎn)出評價

學(xué)科專業(yè)化指標可用洛倫茨曲線表示[10]。洛倫茨曲線、基尼系數(shù)是經(jīng)濟領(lǐng)域的概念，常用來衡量一個國家收入分配不均等程度，也被用來研究科研產(chǎn)出不均衡狀態(tài)[11-12]。數(shù)據(jù)分布越是趨向平等，洛倫茨曲線的弧度越小，基尼系數(shù)也越小，表明這個國家學(xué)科結(jié)構(gòu)的偏振性較弱，均衡性高，反之則表明國家學(xué)科結(jié)構(gòu)越趨于不均衡。但一個國家學(xué)科結(jié)構(gòu)的均衡性會因為發(fā)展水平與所處階段不同而不同。一般而言，科學(xué)水平越高，各學(xué)科的發(fā)展水平越相近，學(xué)科結(jié)構(gòu)的均衡程度也越高。

圖3為金磚四國科研論文產(chǎn)出在22個學(xué)科間分布的洛倫茨曲線，橫坐標為累計學(xué)科數(shù)量比值，縱坐標為累計RPI比值。

圖3金磚四國科研論文產(chǎn)出在22個學(xué)科間分布的洛倫茨曲線

從圖3可以看出，俄羅斯論文的洛倫茨曲線弧度最大，基尼系數(shù)最大，學(xué)科結(jié)構(gòu)較其他國家更不均衡，其他三國洛倫茨曲線弧度差異不大。金磚四國均為新興的科技國家，學(xué)科間發(fā)展水平不同，學(xué)科結(jié)構(gòu)的均衡性不高。為了進一步衡量金磚四國學(xué)科結(jié)構(gòu)的均衡程度，我們借助基尼系數(shù)的計算方法對學(xué)科專業(yè)化指標進行了測度。

學(xué)科專業(yè)化指標(DSI)是指一個國家論文產(chǎn)出數(shù)量在不同學(xué)科領(lǐng)域的分布特征(考慮到全世界所有論文產(chǎn)出在學(xué)科之間分布結(jié)構(gòu)因素下)，對學(xué)科專業(yè)化指標的測度借鑒基尼系數(shù)計算方法，公式如下：

Wj：第1-j個學(xué)科RPI值之和占22個學(xué)科RPI總和的比例(RPI按照從小到大的順序排列后計算)，n為學(xué)科數(shù)量(n=22)。

DSI值的范圍為0-1，可劃分為5級。DSI<0.2表示學(xué)科專業(yè)化程度非常低，0.2<=DSI<0.4表示學(xué)科專業(yè)化程度低，0.4<=DSI<0.6，表示學(xué)科專業(yè)化程度一般，0.6<=DSI<0.8，表示學(xué)科專業(yè)化程度高，DSI>=0.8表示學(xué)科專業(yè)化程度非常高。DSI為0說明某國的科研論文產(chǎn)出在22個學(xué)科間的分布結(jié)構(gòu)和全世界所有國家結(jié)構(gòu)一致，DSI為l說明某國全部科研產(chǎn)出都集中于一種學(xué)科領(lǐng)域。

標準引文影響指標(NCI)是考慮了不同學(xué)科被引頻次差異性的某國科研論文的總體質(zhì)量情況，表示某國實際引文水平和世界平均引文水平的比值[13]。標準引文影響指標(NCI)是一個國家22個學(xué)科領(lǐng)域發(fā)表論文的總被引頻次與各國全部學(xué)科平均總被引頻次比值，計算公式如下：

其中C表示論文被引頻次，j表示學(xué)科，n為學(xué)科數(shù)量，P表示論文數(shù)量，W表示全世界。

NCI=1表示這個國家的NCI指標值和世界平均引文水平相當， NCI值高于1說明該國科研論文總體質(zhì)量高于世界平均水平。

圖4為考慮了學(xué)科差異的金磚四國的DSI和NCI測度結(jié)果。橫軸、縱軸分別代表DSI、NCI，氣泡大小代表該國發(fā)表論文數(shù)量的多少。根據(jù)圖4中氣泡聚集的特點可以初步將四國細分為兩個集團：中國、巴西、印度為一個集團，其DSI指標在0.2-0.4之間，學(xué)科專業(yè)化程度低，其NCI指標分別為0.66、0.57、0.58，均小于1，科研論文整體質(zhì)量低于世界平均水平。俄羅斯為另一個集團，DSI指標在0.6-0.8之間，學(xué)科專業(yè)化程度一般；NCI僅為0.45，科研論文整體質(zhì)量低于世界平均水平，也低于其他金磚三國。這和圖3中俄羅斯論文的洛倫茨曲線所表現(xiàn)出的弧度最大，學(xué)科結(jié)構(gòu)較其他三國更不均衡的結(jié)論一致。

進一步分析DSI和NCI發(fā)現(xiàn)，我國DSI為0.32，NCI為0.66，學(xué)科專業(yè)化程度低，科研論文整體質(zhì)量最高。相較于其他三國，俄羅斯調(diào)整學(xué)科結(jié)構(gòu)布局和提升論文總體質(zhì)量的需求更迫切。

圖4金磚四國的DSI和NCI指標測度結(jié)果

3 討論

本文以ESI數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)檢索來源，從科研論文產(chǎn)出水平、學(xué)科相對產(chǎn)出指標和相對引文影響指標方面比較分析了金磚四國科研論文產(chǎn)出情況。第一，金磚四國科研論文產(chǎn)出水平較高，但在22個學(xué)科之間分布呈現(xiàn)非均衡態(tài)勢。巴西的農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)與動物學(xué)，俄羅斯的物理學(xué)和地學(xué)，中國的材料科學(xué)為金磚四國中相對產(chǎn)出指標(RPI)最高，但在精神病學(xué)/心理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)與商業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)出普遍不高，金磚四國可以基于以上數(shù)據(jù)對學(xué)科結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。第二，金磚四國22個學(xué)科的相對引文影響指標(RCI)均低于世界平均水平，而且與對應(yīng)的相對產(chǎn)出指標并無直接關(guān)系，又一次驗證了論文數(shù)量和質(zhì)量沒有必然和直接的聯(lián)系。第三，進行學(xué)科專業(yè)化指標(DSI)和標準引文影響指標(NCI)測度后發(fā)現(xiàn)，中國、巴西、印度的學(xué)科專業(yè)化程度低，俄羅斯學(xué)科專業(yè)化程度略高，但標準引文影響指標(NCI)均低于1，說明金磚四國科研論文整體質(zhì)量低于世界平均水平。如果論文只有數(shù)的增長而無質(zhì)的提高，這樣的成果沒有任何積極意義[14]。相較于其他三國而言，俄羅斯對加大科研投入、調(diào)整學(xué)科結(jié)構(gòu)布局和提升論文總體質(zhì)量的需求更迫切。金磚國家應(yīng)及時報道統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)，提高科研體制效率，政策制定者更應(yīng)該做出戰(zhàn)略性部署，以便能夠提高科研競爭力和創(chuàng)造力。

基于以上分析和結(jié)論，對金磚四國基礎(chǔ)研究提出以下建議。一是對基礎(chǔ)研究領(lǐng)域繼續(xù)加大經(jīng)費投入。金磚四國科研論文產(chǎn)出總量較大，特別是中國的科研論文總數(shù)已經(jīng)躍居世界第二，僅次于美國，但與G7國家差距仍很大，因此應(yīng)繼續(xù)增加在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的經(jīng)費投入。二是兼顧論文數(shù)量和論文質(zhì)量。世界主要國家的標準引文影響指標(NCI)為1.2，金磚四國要想達到這一水平還任重道遠，決策者應(yīng)調(diào)控以數(shù)量增長向質(zhì)量提升過渡，強調(diào)“質(zhì)”的激勵。三是調(diào)整并優(yōu)化學(xué)科結(jié)構(gòu)布局。金磚四國的優(yōu)勢學(xué)科各異，學(xué)科均衡性不同，與美國等發(fā)達國家比較，金磚四國的學(xué)科結(jié)構(gòu)布局還有一定的差異。一般情況下為幫助本國快速發(fā)展，各國都會先重點扶持部分學(xué)科重點發(fā)展，因此出現(xiàn)各學(xué)科發(fā)展水平不均衡。對于某些國家來說，學(xué)科偏振性較強或者過于均衡都是不合理的，必須要綜合考慮全球科技發(fā)展勢態(tài)與國家戰(zhàn)略性需求，優(yōu)先考慮較薄弱學(xué)科，同時要避免學(xué)科偏振性較強或者過于均衡。四是積極推進金磚國家科技合作的機制建設(shè)。金磚四國之間的科技合作已有一些基礎(chǔ)，且科技資源存在互補的優(yōu)勢，但是還缺少多邊合作、協(xié)調(diào)機制、信息平臺等，需要構(gòu)建科技合作平臺。中國更應(yīng)該把握在金磚國家科技合作中的戰(zhàn)略地位，積極完善創(chuàng)新環(huán)境和合作機制。

4 結(jié)束語

本文分析主要基于ESI 數(shù)據(jù)庫，對一些應(yīng)用性強的工科領(lǐng)域反映不夠。本文研究方法及所得出的結(jié)論有利于認清金磚四國尤其是我國在世界科學(xué)研究領(lǐng)域中的位置，無論是對微觀上的科學(xué)研究還是宏觀上的科技政策制定都有重要的作用。