何開煦，潘云濤，趙筱媛

(中國科學技術信息研究所，北京 100038)

0 引言

大科學這一概念最早由溫伯格(Alvin M.Weinberg)于1961年提出，用于指代大型的研究項目，如巨型火箭、高能加速器、高通量研究反應堆等[1]。2012年，科技部發(fā)布了《參加國際大科學工程及研究計劃國內(nèi)論證指南(試行)》，給出了國際大科學工程的定義[2]：“一般指多國聯(lián)合出資建造和運行一個新的科學研究裝置”。

貢獻在通常意義上可以解釋為有助于某對象的行為。本文研究的“國際大科學工程中的國家貢獻”，主體為參與國際大科學工程的國家/地區(qū)，客體則主要包括兩部分，一是國際大科學工程本身，即國家對國際大科學工程的設計、建造、維護、研究活動等做出的貢獻；二是人類社會與科學研究，即國家級由與國際大科學工程相關的活動對人類社會與科學研究所做出的貢獻。

大科學工程不同于一般的工程項目，也不同于一般的科研項目，它具有明顯的二元性質(zhì)，既是工程，也是科學研究活動[3]。這種特質(zhì)使得應用于大科學工程背景下的評價不能簡單套用已有的工程項目評價與科研項目評價指標及體系，而是需要結(jié)合大科學工程的特點與特性加以研究，構(gòu)建合理的評價體系與實施方案。因此，研究意義之一是，由于國際大科學工程中的國家貢獻評價是預置了視角(貢獻評價)與粒度(國家)的國際大科學工程評價，是大科學工程評價體系的一個簡化的、側(cè)面的、探索性的嘗試。

考慮到大科學工程是科學技術與國家目標相結(jié)合的平臺[4]，通常具有濃厚的國家意志背景，因此，研究意義之二在于，評價結(jié)果不僅可以供本國參考，也可以供組織方與其他參與方參考，從而據(jù)此進一步優(yōu)化管理與合作機制，使國際大科學工程順利建設、進行研究，獲取更多的研究成果，促進本國科技進步。

國際大科學工程中的國際合作包括資金、建造、運行、維護及后續(xù)研究等。中國的科學研究水平正在飛速地提高，中國科學家的論文產(chǎn)出與研究成果已經(jīng)具有了相當?shù)囊?guī)模，但是，一直以來備受爭議的是，中國科學家的研究水平是否與產(chǎn)出數(shù)據(jù)相符、做了多少工作？中國的科研在世界科研界具有怎樣的地位？在結(jié)合其他國家情況的前提下，中國在國際大科學工程中做出的貢獻能夠一定程度上衡量該視角下的中國在世界上的研究水平與地位。所以，研究意義之三在于，研究成果所包括的中國在國際大科學工程中的貢獻可以一定程度上解答部分關于中國研究水平與地位的問題。

可控核聚變的研究目標是解決人類的能源問題，意義重大。又由于其耗資巨大，各個國家難以單獨承擔研究成本，因此謀求國際合作，共同建立了國際大科學工程——ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor，國際熱核聚變實驗堆)計劃。ITER計劃最初于1985年提出，美、蘇、歐、日四方于1988年開始進行ITER的設計，ITER國際聚變能組織于2007年正式成立[5]。ITER項目的成員包括中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國。其中，歐盟負責總成本的45.6%，其余六國平攤剩下的成本，各自承擔9.1%[6]。

選擇ITER計劃作為本研究實證研究對象的原因主要為以下三點：①ITER計劃的目標在于論證核聚變成為能源的可能性，直接觸及到了能源問題這一人類延續(xù)的根本問題，意義深遠；②作為一個典型的國際大科學工程，ITER計劃擁有大量的公開信息，組織形態(tài)與合作方式較為明確，利于第三方的信息采集，也能夠提供足夠的信息與數(shù)據(jù)進行研究；③ITER計劃是目前中國以平等、全權(quán)伙伴身份參加的規(guī)模最大的國際科技合作計劃[7]。

1 國際大科學工程國家貢獻評價體系構(gòu)建

1.1 國際大科學工程中的國家貢獻解構(gòu)

為了構(gòu)建國際大科學工程中的國家貢獻評價體系，首先需要對國際貢獻進行解構(gòu)，從而將之分解為可量化的指標體系。

投入產(chǎn)出理論的分析中，投入是指生產(chǎn)過程中消耗的所有生產(chǎn)要素，產(chǎn)出是指生產(chǎn)成果進行分配使用的方向及其對應數(shù)量[8]。當貢獻客體為國際大科學工程時，國家的貢獻可以被理解為該國家對此國際大科學工程的投入；當貢獻客體為科學研究與人類社會時，國家的貢獻可以被理解為該國家依托此國際大科學工程所提供的產(chǎn)出。此時，國際大科學工程中的國家貢獻可以被解構(gòu)為投入產(chǎn)出量化匯總問題。評價國際大科學工程中的國家貢獻首先需要獲得國家的總體貢獻，也即投入產(chǎn)出之和，因而與一般投入產(chǎn)出分析不同。國際大科學工程具有科研項目和工程項目的二元性特征，需要從科研項目和工程項目兩個角度選擇投入產(chǎn)出指標。

科研項目可參考投入-產(chǎn)出比(RIO)指標體系，投入指標主要包括人力投入、研究經(jīng)費兩部分；產(chǎn)出指標則包括成果獎、專利、論文、學術交流、著作書籍、人才培養(yǎng)6個部分[9]，而目前的研究中普遍認為論文是最有代表性的科研產(chǎn)出，常常使用論文的相關指標(如篇數(shù)、被引次數(shù)等)代替包含多方面指標的復合產(chǎn)出指標進行研究[10-12]。

工程項目主要可參考工程項目的成本與經(jīng)濟學領域的生產(chǎn)要素概念，包括機械費、材料費、人工費和其他費用等[13]，以及人力資本、物質(zhì)資本等[14]。而工程項目的產(chǎn)出則很少被探討。

因此，交叉合并科研項目和工程項目的投入產(chǎn)出指標、貢獻的兩個客體，以國家視角切入，可以分解得出國際大科學工程中國家貢獻的一級指標：①物質(zhì)貢獻(客體為國際大科學工程、為投入性指標)；②財力貢獻(客體為國際大科學工程、為投入性指標)；③人力貢獻(客體包括國際大科學工程及科學研究與人類社會、為投入與產(chǎn)出相結(jié)合的指標)；④學術貢獻(客體包括國際大科學工程及科學研究與人類社會、為投入與產(chǎn)出相結(jié)合的指標)。其中，物資貢獻主要來自國際大科學工程的工程項目特性；學術貢獻主要來自國際大科學工程的科研項目特性；財力貢獻和人力貢獻則被工程項目與科研項目所共有，因此屬于二元性指標。

1.2 國際大科學工程中的國家貢獻評價體系及指標

綜上所述，可以構(gòu)建國際大科學工程國家貢獻評價體系。

針對大科學工程的特點，對每個一級指標做進一步的解構(gòu)，并解釋其底層指標的量化方式：

(1)物質(zhì)貢獻。在大科學工程中，物資貢獻的主要表現(xiàn)包括建筑、設備、物料三方面。其中建筑指標可以由該國家為此國際大科學工程貢獻的建筑數(shù)量或建筑容積進行計算；設備指標可以由該國家為此國際大科學工程貢獻的設備數(shù)量或設備各自的重要度之和進行計算；物料指標可以由該國家為此國際大科學工程貢獻的物料數(shù)量或各類物料數(shù)量按其重要度進行加權(quán)后的和進行計算。

(2)財力貢獻。任何大科學工程都需要大量經(jīng)費以開始建設、維持運行及達成目標。財力貢獻指標可以由資金總數(shù)或按資金用途類別的重要程度加權(quán)后的各個用途資金數(shù)量之和進行計算。

(3)人力貢獻。從工程項目屬性出發(fā)，國際大科學工程的人力貢獻包括管理與工作人員；從科研項目屬性出發(fā)，國際大科學工程的人力貢獻還需要研究人才。顯而易見地，各個大科學工程都需要一個管理機構(gòu)，其中管理人員與相關工作人員必不可少；而大科學工程有科學研究活動，需要完成相關科學研究目標，R&D人員投入是能夠影響科技產(chǎn)出績效的核心要素之一[15]，研究人才也是必不可少的。管理、工作人員、研究人才參與國際大科學工程一方面為國際大科學工程貢獻自身，另一方面也從中得到鍛煉，在未來能夠為國家、為科學研究與人類社會帶來更多的好處，因此人力貢獻指標既是投入性的指標，也是產(chǎn)出性的指標。

其中管理者指標可以由管理者人數(shù)，或使用任職時長對各位管理者進行加權(quán)求和，或使用任職時長與重要業(yè)績對各位管理者進行雙重加權(quán)求和進行計算；工作人員可以由工作人員人數(shù)，或使用就職時間、任職部門重要度與重要工作成果對各位工作人員進行多重加權(quán)求和進行計算；研究人才可以由該國際大科學工程的產(chǎn)出或相關產(chǎn)出的文獻中的該國家作者人次，或該國際大科學工程中有正式任職的具體研究人員數(shù)進行計算，有條件的情況下可以考慮對頂尖研究人才進行加權(quán)處理。

(4)學術貢獻。國際大科學工程具有一個或多個科學研究目標。為了在研究上有所進展，大科學工程需要學術方面的貢獻，一方面是理論研究貢獻，成員方在相關領域的研究成果是大科學工程發(fā)展的重要養(yǎng)料；另一方面是實踐研究貢獻，由于大科學工程兼有工程特性，其關鍵技術的實現(xiàn)、關鍵部件的建設往往需要在摸索中前行，成員方的相關項目經(jīng)驗及實現(xiàn)的相關關鍵技術也是對大科學工程的重要貢獻；而第三個方面則是各個成員方在大科學工程相關領域的關鍵發(fā)展節(jié)點所作出的貢獻。

其中理論研究貢獻的計算方式是采集參與方各個國家在此國際大科學工程相關研究領域的文獻，按需計算各個國家文獻集的科學計量學指標并進行歸一加總，從而方便比較?？梢杂嬎愕闹笜税òl(fā)文量、篇均被引等，應視項目需求進行增減。實踐研究貢獻指標的計算方法是對參與方在相關領域中已經(jīng)完成或正在進行的項目進行統(tǒng)計，計算粒度最粗可以是項目數(shù)量，進一步可以細化至使用項目預算和項目成果進行加權(quán)。領域關鍵節(jié)點指標的計算首先需要梳理此國際大科學工程對應領域發(fā)展的關鍵節(jié)點，識別各參與方科學家在其中的貢獻，并加以量化。

1.3 國際大科學工程中的國家貢獻評價體系匯總方法

在實際評價某一國際大科學工程的過程中，結(jié)合需求與數(shù)據(jù)的可獲得性，應對指標按實際情況進行進一步分解或合并。分別為每個指標選擇合適的計算方法后，可以對各個國家的貢獻進行逐年或取總計算，即各層指標的國家貢獻指數(shù)(National Contribution Index，NCI)。如果時間序列數(shù)據(jù)較完整，則可以參考中國創(chuàng)新指數(shù)的編制方法，選取基期年份，使用兩年平均值作為指標增長的基準值進行計算及歸一，即各層指標的國家貢獻發(fā)展指數(shù)(National Contribution Development Index，NCDI)。

定義NCI的計算方式為，對各個國家的某項指標值取其最大值作為歸一標準M，計算某國家該指標X占歸一標準的百分比，將百分比乘100作為該指標的歸一值，隨后根據(jù)需要取權(quán)重進行加權(quán)求和，即可得該國家的NCI。NCI意在衡量各參與方的貢獻大小。

NCDI參考中國創(chuàng)新指數(shù)[16]設計算法。為了規(guī)避波動過大的指數(shù)對其他指標的掩蓋效應，使用該指標的兩年平均值作為指標增速的基準值計算該指標的增長速度，從而使增速可以落在[-200，200]區(qū)間內(nèi)，并便于取定基累計NCDI的基數(shù)。首先計算底層指標X在t年的增速：

(1)

計算上層指標的增速可以通過對各個底層指標的增速按其權(quán)重進行加權(quán)求和獲得。

下一步可以利用指標X在t年的增速VX,t算出指標X在t年的定基累計NCDI[16]：

(2)

其中，X既可以是底層指標，也可以是頂層或中間層級的指標，從而可以求得各層指標的NCDI。而關于t的取值問題，t不僅可以以一年為單位，也可以以多年為單位乃至跨越整個評價周期進行計算，獲取全局視角下的NCDI。為了使各個指標之間可加，應先對其進行標準化，對發(fā)展指數(shù)采用標準分數(shù)(Z分數(shù))算法[17]，求得最終的NCDI：

(3)

其中，μ為該指標下各個國家在各個年份所得發(fā)展指數(shù)的均值；σ為該指標下各個國家在各個年份所得發(fā)展指數(shù)的方差。經(jīng)過標準分數(shù)處理后，每個指標下，各個國家在各個年份所得的NCDI總體來看會是以0為中位數(shù)、以1為標準差的分布，從而使指標之間可加。在具體應用中，可對NCDI進行統(tǒng)一放縮，以滿足實際運用需要。如果存在時序數(shù)據(jù)，則為了考慮總體情況，應對總發(fā)展指數(shù)(t跨度為整個時間窗算出的發(fā)展指數(shù))單獨進行標準分數(shù)處理，從而得到總NCDI。NCDI意在衡量各參與方的貢獻增長的速度。

因此，本文評價體系的計算使用的是相對數(shù)據(jù)，關注的是不同國家間得分的差距情況，而不受其絕對數(shù)值的影響。由于各國數(shù)據(jù)采集來源和方法都一致，可以認為考察各國得分標準化后的差距來對國家為ITER做出的貢獻進行評估是相對合理的。

完成各底層指標的計算后，可以根據(jù)實際情況選擇下述兩種方法之一為指標定權(quán)重并進行匯總。

(1)專家訪談結(jié)合層次分析的方法。請專家為各層指標的重要程度打分，構(gòu)建層次分析矩陣，計算各個指標的權(quán)重，對指標值進行加權(quán)求和，從而獲得各個NCI逐年變化的情況，及各個國家的總NCI。

(2)逐級等權(quán)法。按逐級等權(quán)法賦予各個指標相等的權(quán)重，也即，各級指標的值是其所含子指標的均值。

1.4 評價結(jié)果的呈現(xiàn)

評價結(jié)果的呈現(xiàn)在數(shù)據(jù)滿足條件(能夠得出NCI與NCDI)的前提下，可以繪制出四象限圖，對各國家進行定位，得到相對直觀的評價結(jié)果，了解國家間差異，方便提出應對策略。計算出相同時間跨度的NCI與NCDI后，可以以NCI為橫坐標、以NCDI為縱坐標，分別取各國對應指數(shù)的中位數(shù)作為原點值(橫縱坐標交匯點)，可以得到如圖1所示的四象限圖，對國家的貢獻進行定位。其中，位于第1象限的被定義為貢獻領先型國家；位于第2象限的被定義為貢獻增長型國家；位于第3象限的被定義為貢獻落后型國家；位于第4象限的被定義為貢獻平穩(wěn)型國家。這里采用中位數(shù)作為原點值是為了降低極端值的影響。而取中位數(shù)會導致某些國家的點會落在坐標軸上，此時按照向上原則，即落在x軸上歸入第1或第2象限，落在y軸上歸入第1或第4象限。

圖1 國家貢獻四象限圖定位

根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲得性以及計算出的NCI與NCDI時間跨度，既可以逐年繪制四象限圖，觀察國家定位的時序變化；也可以繪制總的四象限圖，觀察國家總貢獻情況的定位。在繪圖過程中，為了使圖像表現(xiàn)更加清晰，可以對指標進行合理的縮放，例如同乘以相同系數(shù)后取對數(shù)等。

2 ITER計劃國家貢獻評價體系構(gòu)建及實證

結(jié)合國際大科學工程國家貢獻評價體系與ITER計劃的實際情況，可以得到如圖2所示的ITER計劃國家貢獻評價體系與各級指標。ITER組織2007年成立，因此本研究總體評價的時間窗始于2007年；考慮到ITER組織至今(2017年7月1日)發(fā)布的最新年報為2015年年報，因此總體評價的時間窗止于2015年。評價體系中的各項指標在實際操作中如果出現(xiàn)2007—2015年內(nèi)有數(shù)據(jù)缺失的情況，在評價過程中將視具體情況對空值進行處理。有關權(quán)重的確定，首先進行了專家訪談法結(jié)合層次分析法的前測，未通過一致性檢驗，因此本次實證研究權(quán)重使用逐級等權(quán)法進行分配。

2.1 ITER計劃中的物質(zhì)貢獻

在ITER計劃中，所有的物質(zhì)貢獻都統(tǒng)一歸為采購包(Procurement Arrangements，PA)概念。成員國對于ITER計劃的實物貢獻方式是完成組件、系統(tǒng)或建筑后提交給ITER組織，這些組件、系統(tǒng)或建筑被稱為PA，由ITER組織和各個成員國按照預定計劃進行簽署協(xié)議分配。因此，各個國家的物質(zhì)貢獻只需通過各個國家承擔的PA進行計量。由于PA的簽署按照ITER組織的計劃執(zhí)行，不存在增長速度問題，因此，對物質(zhì)貢獻這項指標僅需計算NCI，而不需計算NCDI，也無需使用時序數(shù)據(jù)，在本次研究中將NCDI統(tǒng)一取初始值100。

圖2 ITER計劃國家貢獻評價體系

截至2015年，各參與方物質(zhì)貢獻定位圖如圖3所示。其中明顯可以看出，歐盟在NCI上遠遠高于其他各國，與協(xié)議情況相符，美國、印度略高于中間水平，中國、日本在物質(zhì)貢獻上的NCI相等，處于中間水平，俄羅斯略低于中間水平，韓國則處于最后位置。

2.2 ITER計劃中的財力貢獻

對ITER計劃中各個國家的財力貢獻通過統(tǒng)計該國家對ITER計劃的所有支出實現(xiàn)。在ITER計劃每年的財報中，將各個國家的財力貢獻劃分為兩部分，分別是現(xiàn)金(包括現(xiàn)金和短期實物資本)貢獻和實物資本(即PA耗資，長期實物資本)貢獻。因此，各個國家財力貢獻的計算方式為現(xiàn)金貢獻與實物資本貢獻之和。2007年起，各個參與國開始向ITER計劃提供財力貢獻。而在2009年以前，只有歐盟、印度和美國提供了總計不超過600萬歐元的財力貢獻，自2010年開始，各個參與國都為ITER計劃確實投入了經(jīng)費。因此，財力貢獻指標的計算從2010年開始。

截至2015年，各參與方財力貢獻時序四象限圖如圖4所示；各參與方財力貢獻定位圖如圖5所示。圖4中標出的點為各個國家在2010年時的定位點，也即2010—2015年時間序列數(shù)據(jù)的起點。

圖3 ITER計劃物質(zhì)貢獻定位圖

圖4 ITER計劃財力貢獻時序圖

圖5 ITER計劃財力貢獻定位圖

圖4結(jié)合圖5可以明顯看出，歐盟在NCI方面遠遠高于中間水平，具有絕對優(yōu)勢，符合其協(xié)議規(guī)定，而NCDI則在中間水平上下波動，是貢獻領先型國家；日本最初處于貢獻領先型國家行列內(nèi)，然而NCI與NCDI相對于各年中位數(shù)的位置都在逐漸下滑，是典型的貢獻平穩(wěn)型國家；俄羅斯從貢獻增長型一路上升至貢獻領先型國家，NCDI最高、貢獻增加速度最快；韓國最初屬于貢獻增長型，上升至貢獻領先型后逐年下降直至進入貢獻落后型象限，但綜合而言介于貢獻領先型與貢獻增長型國家之間，貢獻量屬于中位數(shù)水平，而貢獻發(fā)展速度略高于中位數(shù)水平；中國基本在貢獻增長型國家象限內(nèi)波動；美國和印度在NCI與NCDI上都低于中位數(shù)水平，歸為貢獻落后型國家。

2.3 ITER計劃中的人力貢獻

人力貢獻指標分為職能人員和研究人才兩個子指標。其中，職能人員指標可以分為ITER組織管理者、ITER組織工作人員兩個子指標；研究人才指標可以分為ITER研究文獻作者、ITPA成員與專家兩個子指標。

對于ITER組織管理者的貢獻指標計量通過對ITER組織官方新聞中報道、介紹、提及的ITER組織各級管理者進行累積統(tǒng)計實現(xiàn)。

對于ITER組織工作人員的貢獻指標計量通過對ITER組織年報中的歷年工作人員國別數(shù)據(jù)進行采集統(tǒng)計實現(xiàn)。

Web of Science核心合集是經(jīng)過篩選的、被學術界認可的學術文獻數(shù)據(jù)庫，其中收錄的文章一般被認為是具有較高水準的，且提供格式標準的題錄信息，因此在科學計量學相關研究中，Web of Science核心合集的數(shù)據(jù)被廣泛認可和使用。因此，對于ITER研究文獻作者指標，使用在Web of Science核心合集中檢索七個成員方發(fā)表的ITER研究文獻作為文獻集。時間限定為2007—2015年，國家部分的檢索式為“CU=(AUSTRIA OR BELGIUM OR BULGARIA OR BYELARUS OR CROATIA OR CZECH REPUBLIC OR DENMARK OR ENGLAND OR ESTONIA OR FED REP GER OR FINLAND OR FRANCE OR GERMANY OR GREECE OR HUNGARY OR INDIA OR IRELAND OR ITALY OR JAPAN OR LATVIA OR LITHUANIA OR LUXEMBOURG OR MALTA OR NETHERLANDS OR NORTH IRELAND OR NORWAY OR PEOPLES R CHINA OR POLAND OR PORTUGAL OR ROMANIA OR RUSSIA OR SCOTLAND OR SLOVAKIA OR SLOVENIA OR SOUTH KOREA OR SPAIN OR SWEDEN OR SWITZERLAND OR USA OR WALES)”(以下簡寫為a)，最終檢索式為“a and SU=(Nuclear Science & Technology)and TS=(iter)”，并按文獻類型為ARTICLE OR PROCEEDINGS PAPER OR REVIEW進行精煉，得到3746條結(jié)果，下載題錄數(shù)據(jù)作為計算參與國在ITER研究文獻作者方面貢獻的文獻集(以下簡稱為文獻集A)使用，文獻集A共計 3 746篇文獻，累計被引頻次為23408次，平均被引頻次為6.25次；累計引用文獻10822篇。而關于ITPA成員與專家貢獻指標，ITPA網(wǎng)站(http://www.iter.org/org/team/fst/itpa)公布了當前管理者和成員信息，同時需要使用Way Back Machine(http://archive.org/web/)對其之前發(fā)布的信息進行回溯采集與整理。由于Way Back Machine服務未完善，因此2013年數(shù)據(jù)采集自時間點2014年7月5日；2014年數(shù)據(jù)采集自時間點2015年9月24日；2015年數(shù)據(jù)采集自時間點2016年4月29日。

綜上，將人力貢獻各個子指標原始數(shù)據(jù)計算所得的NCI與NCDI按權(quán)重求得人力貢獻指標在2007—2015年時間區(qū)間內(nèi)的逐年NCI與NCDI，繪制得到如圖6所示的時序圖與圖7所示的定位圖。在圖中，歐盟在NCI上有絕對的優(yōu)勢，同時NCDI的相對值也在上升，是典型的貢獻發(fā)達國家；印度在NCI上低于中位數(shù)水平，但NCDI顯著上升，是典型的貢獻增長型國家；美國和日本的NCI略高于中位數(shù)水平，而NCDI在中位數(shù)水平上下徘徊，略有下滑趨勢，總體而言處于貢獻平穩(wěn)型國家象限內(nèi)；中國的NCI處于中位數(shù)水平左右，而NCDI在早期的波動后呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，總體而言介于貢獻增長型與貢獻領先型國家之間，有望在不久后進入貢獻領先型國家象限；韓國的NCI在略低于中位數(shù)的水平擺動，NCDI在中位數(shù)水平附近擺動，總體而言可以被認為是貢獻增長型國家；而俄羅斯的NCI與NCDI都呈現(xiàn)較為明顯的下滑趨勢，處于貢獻落后型國家象限內(nèi)。

2.4 ITER計劃中的學術貢獻

學術貢獻指標分為三個子指標，分別是理論研究貢獻、實踐研究貢獻、領域關鍵節(jié)點。

對于ITER計劃而言，理論研究貢獻主要指核聚變領域內(nèi)的文獻成果，與ITER研究文獻作者指標同樣使用Web of Science核心合集作為數(shù)據(jù)來源。首先對文獻集進行定義與檢索。檢索時間為2017年3月15日。在Web of Science核心合集中使用高級檢索，時間限定為2007—2015年,為了盡可能查全文獻，首先下載“a and SU=(Nuclear Science & Technology)and TS=(iter NOT fusion)”的2369條題錄信息，對關鍵詞字段進行切分和統(tǒng)計，其中有666(28.1%)條記錄的關鍵詞字段為空，詞頻統(tǒng)計結(jié)果中出現(xiàn)頻次占比超過2%的共有14個關鍵詞，可以認為是ITER計劃相關研究的熱點。因此，對關鍵詞進行拼接，以“a and SU=(Nuclear Science & Technology)and TS=(fusion OR iter OR Remote handling OR Divertor OR Tungsten OR TBM OR Test blanket module OR Tokamak OR Vacuum vessel OR JET OR Diagnostics OR First wall OR Tritium)”作為最終檢索式，并按文獻類型為ARTICLE OR PROCEEDINGS PAPER OR REVIEW進行精煉，得到13942條結(jié)果，下載題錄數(shù)據(jù)作為計算參與國理論研究貢獻的文獻集使用。對各國發(fā)文量和篇均被引次數(shù)求NCI、NCDI進行合并，可以得到理論研究貢獻指標的NCI和NCDI。

圖6 ITER計劃人力貢獻時序圖

圖7 ITER計劃人力貢獻定位圖

實踐研究貢獻在ITER計劃中使用各參與國已經(jīng)或正在實施的可控核聚變項目進行衡量。由于各國可控核聚變項目實施周期較長，因此在當前時間窗(2007—2015年)內(nèi)不存在增長速度問題，因此，對該項指標僅需計算總NCI，而不需計算NCDI(取初始值100)，本次研究中將國家貢獻發(fā)展指數(shù)統(tǒng)一取初始值100。俄羅斯已經(jīng)實施的主要可控核聚變項目包括T-3/T-4、T-10、Globus-M、T-7等；韓國已經(jīng)實施的主要可控核聚變項目是KSTAR項目；美國已經(jīng)實施的主要可控核聚變項目包括TFTR、DIII-D、Alcator C-Mod、NSTX等；歐盟已經(jīng)實施的主要可控核聚變項目是JET項目；日本已經(jīng)實施的主要可控核聚變項目包括JT-60、LHD等；印度已經(jīng)實施的主要可控核聚變項目包括ADITYA、SST-1等；中國已經(jīng)實施的主要可控核聚變項目包括中國環(huán)流器系列、合肥超環(huán)、東方超環(huán)等。對各國項目進行統(tǒng)計，可以得到實踐研究貢獻指標的總NCI。

而關于領域關鍵節(jié)點，由于ITER計劃本質(zhì)上是可控核聚變工程，因此首先追溯至核聚變現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，隨后逐步梳理至ITER計劃的設計，可以得出如圖8所示的發(fā)展路線及關鍵節(jié)點情況，共分為6個關鍵節(jié)點。

圖8 ITER計劃相關領域關鍵節(jié)點

(1)發(fā)現(xiàn)核聚變現(xiàn)象存在。20世紀初，英國科學家阿斯頓發(fā)現(xiàn)了核聚變反應可以釋放出能量、盧瑟福證明輕的元素以足夠能量的碰撞下可能產(chǎn)生核反應，從而發(fā)現(xiàn)核聚變現(xiàn)象的存在。

(2)確認核聚變可能性。1929年，英國物理學家阿特金森和德國物理學家奧特邁斯計算了理論上氫原子在高溫下聚變成氦是可行的，也即確認了核聚變的可能性。

(3)實現(xiàn)核聚變反應。1934年，澳大利亞科學家奧利芬特在劍橋大學使用氘轟擊氘，完成了首個D-D核聚變實驗；1942年，美國科學家施萊伯和金使用氘轟擊氚，完成了首個D-T核聚變實驗，也即實現(xiàn)了人工核聚變反應。

(4)提出磁約束實現(xiàn)路徑。1946年，英國科學家湯姆遜與布萊克曼提出了環(huán)形箍縮原理，也即提出了核聚變的磁約束實現(xiàn)路徑。隨后，出現(xiàn)了一系列通過磁約束實現(xiàn)核聚變的裝置設想，包括仿星器、磁鏡、托卡馬克等。

(5)提出托卡馬克方案。20世紀50年代初，蘇聯(lián)物理學家塔姆和薩哈羅夫提出了托卡馬克設想，并由阿齊莫維奇帶領庫爾恰托夫研究所實現(xiàn)，得到比其他類型的環(huán)形裝置更好的結(jié)果。

(6)設計ITER計劃。1985年，美國和蘇聯(lián)領導人于日內(nèi)瓦峰會上倡議了ITER計劃。1988年，美國、蘇聯(lián)、歐洲(歐盟尚未成立)、日本開啟ITER計劃的設計與研究。

因此，對上述關鍵節(jié)點中的各國貢獻進行統(tǒng)計，按每個關鍵節(jié)點總貢獻值為1賦值，按科學家國別或所在地劃分，可以得到領域關鍵節(jié)點指標的總NCI，且在當前時間窗(2007—2015年)內(nèi)不存在增長速度問題，因此將NCDI取初始值100。

綜上，將學術貢獻各個子指標原始數(shù)據(jù)計算所得的NCI與NCDI按權(quán)重求得學術貢獻指標在2007—2015年時間區(qū)間內(nèi)的逐年NCI與NCDI，繪制得到如圖9所示的時序圖與圖10所示的定位圖。需要特別說明的是，只有理論研究貢獻指標包含序NCI與NCDI數(shù)據(jù)，而實踐研究貢獻與關鍵線路節(jié)點指標僅有總NCI數(shù)據(jù)，因此圖9的時序分布情況僅為理論研究貢獻分布，并不能完全反映學術貢獻實際情況，需結(jié)合圖10的定位一起分析。結(jié)合圖9和圖10可以發(fā)現(xiàn)，歐盟雖然在NCI上具有相當優(yōu)勢，但NCDI幾乎處于中位數(shù)水平以下，總體定位也已經(jīng)位于貢獻平穩(wěn)型國家象限內(nèi)；美國具有僅次于歐盟的NCI水平，NCDI在中位數(shù)上下波動，但對于整體的學術貢獻而言，NCI、NCDI均高于中位數(shù)水平，是典型的貢獻領先型國家；俄羅斯在圖9中NCI幾乎全部低于中位數(shù)水平，但由于在無時序數(shù)據(jù)的實踐研究貢獻、領域關鍵節(jié)點中做出貢獻較大，因此仍能處于貢獻領先型國家象限，但已呈現(xiàn)下滑趨勢；中國的NCI位于中位數(shù)水平，NCDI在后半段時間窗口內(nèi)顯著上揚，但總體情況而言仍位于貢獻平穩(wěn)型國家象限內(nèi)；日本的NCI與NCDI在中位數(shù)水平上下波動，總體處于貢獻增長型國家區(qū)間；印度的NCI低于中位數(shù)水平，NCDI有明顯上升趨勢，是典型的貢獻增長型國家；韓國的NCI較低，而NCDI在中位數(shù)水平附近波動，總體位于貢獻落后型國家象限內(nèi)。

圖9 ITER計劃學術貢獻時序圖

圖10 ITER計劃學術貢獻定位圖

2.5 ITER計劃中的國家貢獻

對上述四個指標的NCI與NCDI進行匯總后，最終可以得出如圖11所示的時序圖與圖12所示的定位圖，反映了ITER計劃中的各國總貢獻情況。對ITER計劃參與方按NCI進行由大到小排序，依次為歐盟、美國、日本、俄羅斯、中國、印度、韓國；按NCDI進行由大到小排序，依次為印度、俄羅斯、中國、韓國、歐盟、美國、日本。歐盟處于貢獻平穩(wěn)型國家區(qū)間，但NCI具有絕對優(yōu)勢，NCDI略低于中位數(shù)水平，因此在一段時間內(nèi)貢獻量仍會相當穩(wěn)固地位居第一；美國、日本同樣是貢獻平穩(wěn)型國家，但NCI優(yōu)勢較小，NCDI劣勢明顯，有滑入貢獻落后型國家區(qū)域內(nèi)的危險；俄羅斯在財力貢獻和學術貢獻上的優(yōu)勢使其成為貢獻領先型國家，其中NCDI方面主要由財力貢獻的上升來支撐；印度、中國、韓國處于貢獻增長型國家區(qū)域內(nèi)，印度在NCDI上優(yōu)勢鮮明，中國的NCI略高于印度、NCDI高于中位數(shù)水平，韓國的NCI處于末位、NCDI位于中位數(shù)水平。

圖11 ITER計劃國家貢獻時序圖

3 結(jié)論與展望

國際大科學工程是一類非常復雜的系統(tǒng)，類型多樣、要素眾多，難以使用成熟的量化方法對其中的運行機理進行梳理，即使僅選取國家貢獻一個切入點，研究所面臨的復雜情況也難以完全把握。本文結(jié)合科研項目與工程項目的特點，以物質(zhì)貢獻、財力貢獻、人力貢獻、學術貢獻四個維度及其子指標構(gòu)建了國際大科學工程中的國家貢獻評價體系，對各級指標進行了分解、定義與說明，提供了指標計算、匯總及呈現(xiàn)的方法，構(gòu)建了一套具有可操作性的國家貢獻評價體系。

圖12 ITER計劃國家貢獻定位圖

在對ITER計劃各參與國貢獻評價的研究中，通過中國在ITER計劃中的投入型指標(物質(zhì)貢獻、財力貢獻、人力貢獻)和產(chǎn)出型指標(人力貢獻、學術貢獻)的定位結(jié)果比較，可以發(fā)現(xiàn)，截至2015年，中國在投入型指標上表現(xiàn)較好，而產(chǎn)出型指標上的表現(xiàn)相對較弱，投入與產(chǎn)出的比例稍顯不足；但產(chǎn)出型指標的上升趨勢較為明顯，有望在將來得到表現(xiàn)更好的投入產(chǎn)出比?；谥袊贗TER計劃中的國家貢獻評價結(jié)果，將有助于完善中國未來對國際大科學工程的參與、實施及管理。

優(yōu)化、完善大科學工程中的國家貢獻評價體系，是一個需要持續(xù)研究的問題，無論是指標、方法、數(shù)據(jù)選取還是結(jié)果分析與挖掘，都存在相當大的研究空間。在本文的實證研究中，筆者使用了逐級等權(quán)法確定各個指標的權(quán)重，在下一步研究中，還將探討為何專家訪談法確定權(quán)重的前測無法通過一致性檢驗的問題，進一步重構(gòu)、驗證國家貢獻計量的信度和效度，對ITER計劃中的國家貢獻進行進一步的計量與排序。另一方面，評價系統(tǒng)的評價也可采用專家訪談法進行，對現(xiàn)有體系的準確度、完整度進行調(diào)研與評價，對已有的ITER計劃國家貢獻實證研究結(jié)果進行調(diào)研與評價，進一步探索國際大科學工程中的國家貢獻。

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