3科学信息增长规律

信息计量学,主讲老师：王倩飞Email:qianfeiwang,济宁医学院,信息工程学院,第三章科学信息的增长规律,信息计量学,科学信息的增长是一种普遍的社会现象；科学的发展是其最主要、最根本的原因；科学信息数量的变化是衡量人类科研活动及成果的最主要指标；科学信息数量的变化可揭示科学乃至知识的进步与增长规律。,第三章科学信息的增长规律,信息计量学,本章内容,第一节科学信息增长的概念第二节科学信息增长模型第三节科学信息增长机制第四节科学信息增长规律的应用领域,信息计量学,第一节科学信息增长的概念,一、科学信息和文献信息流,文献信息流：在信息计量学中，文献所含信息知识的汇流。,信息量的集合信息知识的传递,科学文献增长(growthofscientificliterature),数量过程,第三章科学信息的增长规律,科学信息：科学活动领域，事物存在的方式、运动状态及其特征的反映，是事物发出的信号、消息。,信息计量学,二、科学知识增长与科学文献增长,第一节科学信息增长的概念,第三章科学信息的增长规律,增长具有普遍性细胞的繁殖果蝇的繁殖细菌的繁殖树木的生长人口的增长,细菌的繁殖速度很快，如果它的生长繁殖不受限制，一个细菌36h就可产生出2108或更多个后代!,象的繁殖慢，但是，按达尔文的估计，如果保证食物和其他条件，在没有其他生物或天敌为害的情况下，一对象经过740年750年后就可繁殖成1900万头的巨大种群!,二、科学知识增长与科学文献增长,第一节科学信息增长的概念,第三章科学信息的增长规律,二、科学知识增长与科学文献增长,第一节科学信息增长的概念,第三章科学信息的增长规律,文献数量随着时间的延续而增长的情况,CA连续发表100万篇文摘的年数不断缩短，从早期（1907-1946）的40年，到现在只需要2年的时间！,二、科学知识增长与科学文献增长,第一节科学信息增长的概念,第三章科学信息的增长规律,美国化学文摘报道文献量的变化情况,二、科学知识增长与科学文献增长,第一节科学信息增长的概念,第三章科学信息的增长规律,CA每收录100万条记录所需要的时间变化,二、科学知识增长与科学文献增长,第一节科学信息增长的概念,第三章科学信息的增长规律,人类科学知识量翻番统计表,二、科学知识增长与科学文献增长,第一节科学信息增长的概念,第三章科学信息的增长规律,信息计量学,二、科学知识增长与科学文献增长,科学发展的速度越来越快，科学知识增长的速度越来越快，科学知识量翻番的时间越来越短。现代科学史也表明，科学领域的许多指标，都是按指数规律增长的，科学发展也是如此。科学文献的指数增长描述是科学知识的“持续自我生产过程”。科学知识的增长是科学文献增长的直接原因；科学知识增长和科学文献信息增长具有同步性，其增长规律也具有很大的相似性。,第一节科学信息增长的概念,第三章科学信息的增长规律,信息计量学,一、科学信息的度量指标与方法,绝对值指标相对值指标,累积数非累积数,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,文献数量的多少，如图书数量、期刊数量、论文数量等。不同部分文献的数量比例，如各语种文献的比例等。,到统计年可以利用的文献总量。每一年所出版的文献数量。,信息计量学,1.赖德的早期研究,1944年，美国图书馆学家赖德经过调查统计，发现全美主要大学图书馆的藏书量平均每16年增加一倍。如，耶鲁大学图书馆1756年藏书1000册，如果每16年增加一倍，直到1938年其藏书量应增加到260万册。显然这一判断与耶鲁大学的实际情况是吻合的。,二、科学信息的指数增长模型,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,推论：统计初始时刻藏书量为A，则T年后增加一倍，为2A；2个T年后又增加一倍，为4A（22A）；n个T年后的藏书总量应该是2nA。,信息计量学,2.普赖斯其人,普赖斯(1921-1983)，英国人，著名科学史家、科学学家、情报学家。普赖斯是一位高产的科学家，他一生共发表240多件论著，汇集成14本专集。他的论著被其它文献引用的次数高达2000次以上，其中被引用频次最高的依次是：巴比伦以来的科学、小科学、大科学和科学论文网络。他提出的科学本身以及科学文献的指数增长规律是科学和信息计量学的基本规律之一；他提出的“引证网络”概念使引证分析成为文献计量学的重要的科学研究方法；1978年他与加菲尔德共同创办科学计量学(Scientometrics)；他还在“累计优势分布”及“成功产生成功”概率模型等方面对信息计量学的发展作出了重要的贡献。,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,二、科学信息的指数增长模型,信息计量学,3.指数增长曲线的发现,1950年，普赖斯首次发表了有关“指数增长”的研究论文。1961年在其名著哥比伦以来的科学中，总结出期刊按指数增长的规律，并给出了著名的普赖斯指数增长曲线。即1665-1900年世界期刊增加情况，每50年增长10倍的结论。,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,二、科学信息的指数增长模型,信息计量学,3.指数增长曲线的发现,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,二、科学信息的指数增长模型,信息计量学,普赖斯文献指数增长曲线的方程可写为：F(t)=aebt其中：F(t)是文献累积量；t是时间(年)；a是条件常数，即初始时刻(t=0)的文献累积量；b是时间常数，文献的持续增长率，其值近似等于文献的年增长率。,4.信息指数增长模型,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,二、科学信息的指数增长模型,信息计量学,根据公式F(t)=aebt，已知a、b即可求出任意时刻t的文献累积量F(t)，也可以求出文献总量增长到原来的K倍所需的年数T。,文献总量增长到原来的K倍所需要的时间设t1、t2时的文献总量为F(t1)、F(t2),且F(t2)=KF(t1)得aebt2=Kaebt1T=t2-t1=(lnK)/b,T与t无关，为一常数。,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,二、科学信息的指数增长模型,4.信息指数增长模型,文献翻番时间,信息计量学,文献翻番时间文献累积量增加一倍所经历的时间叫文献翻一番的时间，简称翻番时间。文献翻一番的时间即文献总量增长到原来的2倍所需要的时间，即K=2时，T是文献翻一番的时间：T=(ln2)/b=0.6931/b,文献翻番时间是衡量文献增长速度的定量指标之一。,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,二、科学信息的指数增长模型,4.信息指数增长模型,信息计量学,科学文献并不总是按指数函数关系增长，与所研究的文献的学科和时间有关。并不是所有学科在任何时期内的文献都是按指数增长规律增加的。指数规律不能预测文献的未来增长趋势。,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,二、科学信息的指数增长模型,5.信息指数增长模型的分析,正确性：,局限性：,统计实例来表明，科学文献指数增长率正确反映了文献的实际增长情况。,信息计量学,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,二、科学信息的指数增长模型,6.信息指数增长模型局限性的原因分析,普赖斯的文献指数增长律的结论只建立在学术期刊这种类型的文献和某些知识领域的文献在其统计时间范围内的增长特点的基础之上的，没有考虑文献日益严重的老化因素，即在统计某年的学术期刊累积总数时，没有排除已经停刊的期刊。,信息计量学,三、科学信息的逻辑增长模型,逻辑型增长模式的具体函数是前苏联科学家纳里莫夫和弗拉杜奇给出的，表达式为：,式中F(t)是t年的文献累积量，k，a，b都是大于零的常数。,弗雷明(D.J.Frame)等人用1965-1975年煤的气化方面的文献进行验证，结果表明逻辑函数与实际资料相当吻合。,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,1.科学信息逻辑增长的数学模型,信息计量学,逻辑增长模式的显著特点是文献增长速度分阶段而不同：在初期以及急剧增长的阶段，近似指数增长曲线；以后渐趋平稳，接近线性；再后速度减慢，最终不再增长而接近停滞状态。,拐点,k,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,三、科学信息的逻辑增长模型,1.科学信息逻辑增长的数学模型,信息计量学,优点：逻辑曲线表明，文献经过急剧增长的阶段之后，会趋向平稳，然后又逐渐放慢增长速度进入缓慢地增加阶段，这意味着某一知识领域在取得重大进展后已进入相对成熟的阶段。同时，这也可能意味着该知识领域正面临新的突破，将产生出更新的分支领域，内容更新的文献又将进入一个新的急剧增长时期，此后又会进入一个稳定时期。这比指数增长规律无限制加剧增长要更符合实际情况。用逻辑增长曲线预测文献未来的增长情况，比用指数增长曲线更准确，这是逻辑增长曲线可取之处。,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,三、科学信息的逻辑增长模型,2.科学信息逻辑增长模型分析,信息计量学,缺点：根据逻辑曲线判定，文献量会有一个不可逾越的有限饱和值k，意味着文献的增长最终会完全停滞而不再增加，知识达到饱和而不再发展了，这是令人难以接受的。其实科技文献数量增长速度的减缓，并不完全意味着科学发展的速度将会下降。因为除了文献这种反映人类科学知识、科学研究及发展水平的知识载体形式以外，必将陆续出现一些新的、更完善的传播科技情报(信息)的方法和手段，使我们有可能用以补充或逐步取代现有传统形式的科学文献。,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,三、科学信息的逻辑增长模型,2.科学信息逻辑增长模型分析,信息计量学,众多学者在研究中都发现了文献直线增长模型，即文献的增长是线性的。直线增长模型的数学公式是：F(t)=a+btF(t)是t年的文献累积量；a为t=0时的文献累积数；b为文献的年增长量，它是一个常数，与年代无关。年增长率等于年增长量与当年累积量的比值，在直线模型中不是常数。,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,四、科学信息的线性增长模型,信息计量学,总结：文献增长是一个多因素支配的复杂过程，不同学科有不同的增长情况，甚至同一学科在不同时期也会呈现出不同的增长规律，有时是指数规律，有时又近似于逻辑增长规律，有的则更适于用直线关系来表现。如果硬性用同一种数学模型描述文献增长的所有情况是勉为其难的。,第二节科学信息增长模型,第三章科学信息的增长规律,信息计量学,普赖斯的科学文献增长四阶段理论,第一阶段:学科刚刚诞生,绝对论文数量少,增长不稳定,很难通过统计的方法求得相应的数学表达式。第二阶段:学科进入大发展时期。在此阶段,该专业理论迅速发展,论文数量急剧增加,较严格地服从指数增长。第三阶段:学科理论日趋成熟,论文数量增长减缓,演变为线性增长,仅维持一固定的文献增长量。第四阶段:随着理论的完备,学科文献日趋减少,曲线逐渐平行于横坐标,或出现不规则的各类振荡。,第三章科学信息的增长规律,第二节科学信息增长模型,信息计量学,第三节科学信息增长机制,一、科学信息数量增长的原因,1.科研经费和科技人员数量的大量增加2.专业范围的扩大化和细分化以及学科之间相互渗透3.科学技术的国际化趋势5.科学研究的合作化和集体化6.科研周期缩短、产生成果和转化的速度加快7.通讯、出版技术的改进和情报工作的加强,第三章科学信息的增长规律,根本原因：科学技术的快速发展和科技成果的不断涌现。,信息计量学,二、科学信息增长规律的科学解释,科学学认为,科学文献数量的变化是科学本身发展的重要标志。所以,我们可以根据科学发展的模式来分析解释科学文献增长的规律。著名科学学家托马斯S库恩在其所著的科学革命的结构一书中,提出了科学发展的模式。库恩认为,科学革命(即发展)总会发生,其发展过程,简单说来是一个由“原始科学”转变为“常规科学”,以及由一个“常规科学”过渡到另一个“常规科学”的过程。,第三节科学信息增长机制,第三章科学信息的增长规律,科学自身固有的发展规律科学所处的环境条件,信息计量学,三、科学信息增长规律的科学解释,其次,科学所处的环境条件,包括政治、经济、文化、教育等环境条件对科学文献数量增长规律的影响是明显的,因为这些条件决定了科研投资和科研人员的数量与质量,因而也大致决定了科研成果的数量以及反映这些成果的科学文献的数量。社会的需求和所提供的财力、人力和物力往往决定了某门学科的产生和发展。科学文献不仅按科学自身的发展规律所规定的理论模式增长,而且还要受到各种社会环境条件的制约。而社会环境条件的影响往往使科学文献的增长表现出随机过程的特点,其增长率是不断变化的。此外,科学文献的增长还受到载体技术、出版技术、电子计算机和现代信息