李慧妍

摘要：近年來，我國電子信息科學(xué)領(lǐng)域研究發(fā)展迅速，電子信息科學(xué)類學(xué)科的研究成果顯著。本文通過分析電子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點、主題演化趨勢，為研究者及時把握學(xué)科發(fā)展動向，緊跟學(xué)術(shù)前沿，加強交流合作提供參考。該文以國內(nèi)十種電子信息科學(xué)領(lǐng)域的核心期刊在2011-2020年間刊發(fā)的論文為數(shù)據(jù)源，采用文獻計量分析、VOSviewer繪制知識圖譜等方法對相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析，進而探究此領(lǐng)域的研究熱點以及主題演化趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，電子信息科學(xué)領(lǐng)域近十年的研究熱點主要包含無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、云計算、深度學(xué)習(xí)、遺傳算法和壓縮感知等主題;根據(jù)同質(zhì)性差異和共現(xiàn)次數(shù)，可以將電子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究主題聚類為六大簇，分別以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、云計算等為中心點;2011-2020年電子信息科學(xué)領(lǐng)域的理論、技術(shù)研究經(jīng)歷了從發(fā)展到完善，不斷探究新理論、新技術(shù)的過程，隱私保護、深度學(xué)習(xí)等將成為未來一段時間內(nèi)的研究熱點。

關(guān)鍵詞：電子信息科學(xué);文獻計量學(xué);知識圖譜;研究熱點;主題演化;VOSviewer

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0224-03

1引言

電子信息科學(xué)是涉及電子科學(xué)、通信和計算機技術(shù)等多學(xué)科交叉的綜合性研究領(lǐng)域，包含信息安全、微電子學(xué)、光信息科學(xué)與技術(shù)和電子信息科學(xué)與技術(shù)等具體專業(yè)。近年來，我國電子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究發(fā)展迅速，但仍有較大的進步空間。及時把握領(lǐng)域研究的發(fā)展動向，洞察研究熱點的演化趨勢，對科研人員明晰研究方向具有參考意義。

羅宇文（2013）[1]提出電子信息技術(shù)在不同領(lǐng)域的技術(shù)需求差別很大， 這些應(yīng)用特點決定了各自的發(fā)展方向。在微電子技術(shù)高集成化發(fā)展方向中，他指出采用納米集成技術(shù)的arm、fpga、asic、dsp等嵌入式產(chǎn)品在電子產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。

張璇，蘇楠等（2012）[2]以2000-2011年Web of Science數(shù)據(jù)庫收錄的3000篇國際電子政務(wù)研究文獻為樣本，利用CiteSpace和VOSviewer繪制出科學(xué)知識圖譜，將國際電子政務(wù)研究歸為電子政務(wù)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新研究、電子政務(wù)管理實踐研究、電子政務(wù)用戶服務(wù)研究三個大類。李躍艷，王昊等（2020）[3]以SIGIR年會2008-2019年的錄用論文為數(shù)據(jù)源，采用Python中的工具包構(gòu)建LDA模型并生成主題，并使用Gephi軟件分析了近十年信息檢索領(lǐng)域研究主題的演化路徑。文獻計量學(xué)、知識圖譜等方法在不同學(xué)科領(lǐng)域知識發(fā)現(xiàn)、主題演化、熱點探析等方面有較廣泛的應(yīng)用。

目前，關(guān)于電子信息科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的研究很多，但大部分關(guān)注電子信息學(xué)科的實踐應(yīng)用特點和專業(yè)課程體系和人才培養(yǎng)模式，且停留在較為宏觀的層面上，對電子信息科學(xué)的發(fā)展方向和研究熱點的研究較少。因此，本文以國內(nèi)電子信息科學(xué)領(lǐng)域核心期刊近十年錄用的論文為數(shù)據(jù)源，通過文獻計量分析、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、VOSviewer可視化等方法對研究熱點、研究主題的演化趨勢以及合作者的特征進行深入研究，為科研人員選擇研究方向、了解研究前沿提供參考。

2數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文數(shù)據(jù)來源是中國知網(wǎng)（CNKI），它提供CNKI源數(shù)據(jù)庫、外文類、工業(yè)類、農(nóng)業(yè)類、醫(yī)藥衛(wèi)生類、經(jīng)濟類和教育類等多種數(shù)據(jù)庫，內(nèi)容豐富，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。參考電子信息科學(xué)綜合專題分類，選取電子信息科學(xué)領(lǐng)域影響力較大的十種核心期刊（見表1），以期刊名為文獻來源進行檢索，共檢索出95568篇文獻，選取其2011-2020年發(fā)表的35853篇文獻作為本文的數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)采集時間為2021年1月11日。

采用文獻計量分析方法對文獻數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，利用VOSviewer繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，分析電子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點和主題演化趨勢。

3結(jié)果分析

3.1研究熱點分析

3.1.1 高頻關(guān)鍵詞

關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)越多，與之相關(guān)的研究就越多。通過詞頻統(tǒng)計軟件分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)頻次≥5次的有效關(guān)鍵詞4460個，出現(xiàn)總頻次超過6.2萬余次。表2為前50位的高頻關(guān)鍵詞列表，這些高頻關(guān)鍵詞是2011-2020年間電子信息領(lǐng)域的代表性術(shù)語。出現(xiàn)頻率較高的關(guān)鍵詞分別是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)558次、云計算439次、深度學(xué)習(xí)431次、遺傳算法389次、壓縮感知348次。

其中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一項通過無線通信技術(shù)把數(shù)以萬計的傳感器節(jié)點以自由式進行組織與結(jié)合進而形成的網(wǎng)絡(luò)形式，在環(huán)境監(jiān)測、軍事、醫(yī)療護理等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用;從廣義上來看，云計算是與信息技術(shù)、軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一種服務(wù)，是繼互聯(lián)網(wǎng)、計算機后在信息時代的又一革新;深度學(xué)習(xí)是機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中一個新的研究方向，它是學(xué)習(xí)樣本數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律和表示層次，這些學(xué)習(xí)過程中獲得的信息對諸如文字、圖像等數(shù)據(jù)的解釋有很大的幫助。它是一個復(fù)雜的機器學(xué)習(xí)算法，在語音和圖像識別方面取得的效果，遠超先前相關(guān)技術(shù)。

3.1.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

使用VOSviewer軟件對電子信息科學(xué)領(lǐng)域十種核心期刊在2011-2020年間的發(fā)文數(shù)據(jù)進行分析，每個顏色分別代表一個聚類，每個圓圈代表一個關(guān)鍵詞，圓圈大小代表關(guān)鍵詞頻數(shù)，圓圈越大、字體越大表明該關(guān)鍵詞出現(xiàn)次數(shù)越多。關(guān)鍵詞之間的線段代表彼此之間的共現(xiàn)強度，強度越大，線段越粗。關(guān)鍵詞含義越接近，彼此之間連線越短。選取論文關(guān)鍵詞中的術(shù)語條目，設(shè)置最少出現(xiàn)次數(shù)為50，從1000個術(shù)語中篩選出172個高頻術(shù)語顯示在地圖上，得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)可視化視圖，結(jié)果如圖1所示：

對期刊論文的關(guān)鍵詞進行共現(xiàn)分析可以揭示該領(lǐng)域的研究熱點[4]。根據(jù)圖譜中關(guān)鍵詞同質(zhì)性差異、共現(xiàn)次數(shù)和關(guān)鍵節(jié)點的信息，將2011-2020年電子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究聚類為六個簇，簇中心點分別為：無線傳感網(wǎng)絡(luò)、云計算、深度學(xué)習(xí)、遺傳算法、壓縮感知、隱私保護。表3列出了中心點在關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜中的連線次數(shù)（Links）、共現(xiàn)次數(shù)（Occurrences）、共現(xiàn)強度總計（Total link strength）以及中心點所在的簇主要包含的對象。

由圖1和表3可知，2011年-2020年間電子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點主要分為六大類：第一類是以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為中心點的研究，主要涉及網(wǎng)絡(luò)編碼、物聯(lián)網(wǎng)、認知無線電、協(xié)作通信、安全、路由算法、博弈論等研究主題，無線傳感網(wǎng)絡(luò)一詞作為關(guān)鍵詞共現(xiàn)的次數(shù)為559次，是電子信息科學(xué)領(lǐng)域?qū)W者關(guān)注較多的研究熱點;第二類是以云計算為中心點的研究，主要涉及大數(shù)據(jù)、虛擬化、云存儲等研究主題;第三類是以深度學(xué)習(xí)為中心點的研究，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器學(xué)習(xí)、人工智能、遷移學(xué)習(xí)、圖像分類等都與深度學(xué)習(xí)有較大關(guān)聯(lián)，且近年來，深度學(xué)習(xí)在搜索技術(shù)、機器學(xué)習(xí)、機器翻譯、自然語言處理，多媒體學(xué)習(xí)、推薦和個性化技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域都取得了很多成果。深度學(xué)習(xí)使機器模仿視聽和思考等人類的活動，解決了很多復(fù)雜的模式識別難題，使得人工智能相關(guān)技術(shù)取得了很大進步;第四類是以遺傳算法為中心點的研究，遺傳算法（Genetic Algorithm，GA）最早是由美國的 John holland于20世紀(jì)70年代提出，是一種通過模擬自然進化過程搜索最優(yōu)解的方法。該算法利用計算機仿真運算，將問題的求解過程轉(zhuǎn)換成類似生物進化中的染色體基因的交叉、變異等過程[5]。遺傳算法現(xiàn)如今已被人們廣泛地應(yīng)用于信號處理、組合優(yōu)化和自適應(yīng)控制等領(lǐng)域;第五類是以壓縮感知為中心點的研究。壓縮感知理論一經(jīng)提出，就引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注，與信息論、圖像處理、地球科學(xué)、模式識別、無線通信等方面的研究結(jié)合緊密;第六類我以隱私保護為中心點的研究，主要與社會網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘、推薦系統(tǒng)等研究熱點關(guān)聯(lián)較大。在電子信息快速發(fā)展的背景下，大眾的個人信息有很大一部分都是通過電子形式進行存儲，因此，個人隱私保護也成為當(dāng)前電子信息科學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的重要問題。

3.2 主題演化分析

使用VOSviewer軟件對選取的十種期刊在2011-2020年所有發(fā)文數(shù)據(jù)進行分析，提取關(guān)鍵詞，設(shè)置最少出現(xiàn)次數(shù)為50，篩選出172個高頻術(shù)語，得到關(guān)鍵詞疊加可視化圖譜（見圖2），從而探究研究主題的演化路徑。從2011-2020年間的關(guān)鍵詞演化來看，研究主題呈從中心向邊緣擴散的趨勢，且研究熱點的平均出現(xiàn)年份集中在2013-2018年。

2011-2013年，研究主題主要有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)編碼、協(xié)助通信和信號處理等，網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)應(yīng)用于無線通信、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)助通信等研究均體現(xiàn)了研究熱點關(guān)鍵詞間的聯(lián)系。此后，關(guān)注點逐漸轉(zhuǎn)向云計算、遺傳算法和壓縮感知相關(guān)研究。

2014-2015年，研究熱點主題主要分為三個部分：以云計算為中心的技術(shù)與應(yīng)用、以遺傳算法為熱點的優(yōu)化算法和以壓縮感知為主的信號處理技術(shù)。云計算與云存儲、物聯(lián)網(wǎng)、密碼學(xué)、信息安全訪問控制的相關(guān)研究較多，同時，與計算與另一研究熱點主題，遺傳算法的關(guān)聯(lián)極為密切。此階段與遺傳算法共現(xiàn)次數(shù)較多的關(guān)鍵詞有粒子群優(yōu)化、粒子濾波、支持向量機、聚類、petri網(wǎng)和粗糙集。壓縮感知與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之間連線的強度較大，且無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為2014年的研究熱點，壓縮感知在2015年受到的關(guān)注最多。分析可知，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提高了人們遠程交互的能力，成為研究的熱點，但是該項技術(shù)存在信號傳輸困難，傳感器節(jié)點單價高等問題，實際應(yīng)用價值較低。但是，新興壓縮感知理論為數(shù)據(jù)采集理論帶來了革命性突破，在無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用使得無線傳感網(wǎng)絡(luò)中多數(shù)問題得以解決。因此，壓縮感知與無線傳感網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)性較強，且出現(xiàn)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究熱潮之后。

2016-2018年，研究熱點主要分為隱私保護為主的社會網(wǎng)絡(luò)研究和以深度學(xué)習(xí)為主的新興研究點，且隱私保護作為關(guān)鍵詞的平均出現(xiàn)年份在2016年，深度學(xué)習(xí)作為關(guān)鍵詞的平均出現(xiàn)年份在2018年。與隱私保護連線強度較大的關(guān)鍵詞有2014年的熱點關(guān)鍵詞云計算、遺傳算法、物聯(lián)網(wǎng)，以及2014年的熱點關(guān)鍵詞無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。隱私保護作為中心點，其聚類簇中包含區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)挖掘、差分隱私、推薦系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等對象，且簇中對象出現(xiàn)的年份平均在2016-2017年。深度學(xué)習(xí)屬于機器學(xué)習(xí)的子類，靈感來源于人類大腦的工作方式，是利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來解決特征表達的一種學(xué)習(xí)過程。與深度學(xué)習(xí)連線強度大的關(guān)鍵詞有機器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，且平均出現(xiàn)年份在2018年之前，與之同年份關(guān)聯(lián)度大的關(guān)鍵詞有遷移學(xué)習(xí)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和自然語言處理。

4結(jié)語

對電子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點和主題演化進行分析，可以為這一領(lǐng)域的學(xué)者提供一個全面的視角，為開展新的研究和選題都有一定的參考價值。本文選取了電子信息科學(xué)領(lǐng)域影響力較大的十種核心期刊，并以其2011-2020年刊載的所有論文作為數(shù)據(jù)源，主要采用文獻計量學(xué)、知識圖譜等方法對近十年電子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點及主題演化趨勢與內(nèi)容特征進行分析。首先通過詞頻統(tǒng)計軟件對發(fā)文關(guān)鍵詞進行統(tǒng)計分析，然后利用VOSviewer繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜和疊加可視化圖譜，對研究熱點進行聚類分析，并逐年探究了電子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究主題演化。結(jié)果顯示，電子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點包含無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、云計算、深度學(xué)習(xí)、遺傳算法、壓縮感知等理論和技術(shù)。通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，可以將近十年的研究熱點聚類為六大簇，分別以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、云計算、遺傳算法、壓縮感知、隱私保護和深度學(xué)習(xí)為簇的中心點，每個簇中的對象關(guān)聯(lián)緊密，多為研究同一方向的技術(shù)和方法。疊加可視化視圖充分體現(xiàn)了研究主題的演化趨勢，2011-2013年的研究熱點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、協(xié)助通信等方向，2014-2015年主要包括云計算、云存儲相關(guān)研究和遺傳算法、優(yōu)化相關(guān)研究兩個方面的研究熱點。2016-2018年主要分為隱私保護、深度學(xué)習(xí)兩個方面的研究熱點，根據(jù)發(fā)文趨勢預(yù)測，隱私保護、深度學(xué)習(xí)等將成為未來一段時間內(nèi)的研究熱點。以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征的信息化浪潮方興未艾，信息技術(shù)日新月異，與各行業(yè)的融合不斷加深，電子信息科學(xué)在信息化、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)與通信等方面將有更為長遠的發(fā)展。

本研究僅根據(jù)國內(nèi)的期刊論文對研究熱點和主題演化進行探析，未涉及國際電子信息科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r。下一步可以通過擴大、更新數(shù)據(jù)源，進而對國內(nèi)和國際的研究熱點進行對比分析，從而更清晰地掌握電子信息科學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)。

參考文獻：

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】