基于主题扩散演化滞后的研究前沿识别及趋势预测方法研究

数据科学时代，科技情报分析与研究的问题往往更为综合，涉及要素更为多元，同时也更为细化。本书从“主题扩散演化”这一角度切入，以基金和论文数据为研究对象，面向研究前沿识别及其预测的情报分析任务场景，研究基金、论文这两种不同科技数据和文献之间研究主题的扩散演化滞后现象，探索归纳其基本机制与规律，并提出一般、通用的基于主题扩散演化滞后的研究前沿识别方法，以期提高研究前沿识别结果的“前瞻价值”。

刘自强，博士，山东临沂人，毕业于中国科学院文献情报中心情报学专业。目前任职于南京师范大学新闻与传播学院网络与新媒体系，研究方向主要包括：研究前沿识别、科技情报分析方法、数据挖掘、数据可视化和网络舆情分析等。围绕相关方向以第一或通讯作者身份发表《中国图书馆学报》、《情报学报》等高质量CSSCI期刊论文近20篇。2021年获得国家自然科学基金青年项目，2021年获得江苏省双创博士项目支持。

目 录 第1章 绪 论 ................................................................................................................................................................................................................1 1.1 研究背景与意义 ........................................................................................................................................................................................1 1.1.1 研究背景 ........................................................................................1 1.1.2 问题提出 ........................................................................................2 1.1.3 研究意义 ........................................................................................3 1.2 研究目标与研究内容 ........................................................................................................................................................................4 1.2.1 研究目标 ........................................................................................4 1.2.2 研究内容 ........................................................................................4 1.2.3 研究的创新之处 ............................................................................5 1.3 研究方法与研究工具 ........................................................................................................................................................................6 1.3.1 研究方法 ........................................................................................6 1.3.2 研究工具 ........................................................................................7 1.4 组织结构 ................................................................................................................................................................................................................9 1.5 本章小结 ............................................................................................................................................................................................................11 第2章 研究前沿识别国内外研究进展 ..............................................................................................................12 2.1 相关概念及其界定 ............................................................................................................................................................................12 2.1.1 研究前沿 ......................................................................................12 2.1.2 主题演化与主题扩散演化 ...........................................................14 2.2 理论基础 ............................................................................................................................................................................................................16 2.2.1 科学发展模式理论 ......................................................................16 2.2.2 生命周期理论 ..............................................................................17 2.2.3 系统论视角下基金和论文中知识增长自组织、关联机制 ........18 2.2.4 科学知识系统内主题扩散演化滞后影响因素分析 ....................19 2.3 研究前沿识别 ............................................................................................................................................................................................20 2.3.1 基于引文的研究前沿识别方法 ...................................................22 2.3.2 基于主题词的研究前沿识别方法 ...............................................29 2.3.3 基于主题模型的研究前沿识别方法 ...........................................31 2.3.4 研究前沿识别的新方法、新思路 ...............................................32 2.4 主题演化 ............................................................................................................................................................................................................36 2.4.1 基于引用的主题演化分析 ...........................................................37 2.4.2 基于文本内容的主题演化分析 ...................................................38 2.5 主题演化可视化 ....................................................................................................................................................................................43 2.6 主题扩散演化 ............................................................................................................................................................................................46 2.7 当前研究主要不足 ............................................................................................................................................................................47 2.8 本章小结 ............................................................................................................................................................................................................48 第3章 基金与论文关联的主题扩散演化路径识别及其可视化 ..................49 3.1 基金与论文关联分析 ....................................................................................................................................................................49 3.1.1 研究前沿识别数据源 ...................................................................50 3.1.2 基金与论文关联分析 ...................................................................51 3.2 基金与论文关联的主题扩散演化路径识别及其可视化方法框架 ..................52 3.2.1 数据获取及预处理 ......................................................................52 3.2.2 基于LDA模型的研究主题识别 .................................................54 3.2.3 基金和论文主题关联构建 ...........................................................55 3.2.4 基金与论文关联的主题扩散演化路径可视化设计 ....................56 3.3 实例验证 ............................................................................................................................................................................................................62 3.3.1 数据集 ..........................................................................................62 3.3.2 基于LDA模型的基金与论文主题识别 ......................................63 3.3.3 基金与论文主题关联构建 ...........................................................64 3.3.4 基金与论文关联的主题扩散演化路径可视化 ............................65 3.3.5 讨论 ..............................................................................................66 3.4 本章小结 ............................................................................................................................................................................................................68 第4章 基金与论文研究主题扩散演化滞后效应测度 ......................................................69 4.1 研究假设 ............................................................................................................................................................................................................69 4.2 基本思路 ............................................................................................................................................................................................................70 4.2.1 基金和论文主题识别与关联构建 ...............................................71 4.2.2 基于ARDL模型的基金和论文扩散滞后模型构建 ...................72 4.2.3 基金和论文研究主题扩散演化路径滞后分析 ............................72 4.3 实例验证 ............................................................................................................................................................................................................74 4.3.1 数据集 ..........................................................................................74 4.3.2 主题识别与关联 ..........................................................................74 4.3.3 基于ARDL模型的基金和论文扩散滞后分析 ...........................76 4.3.4 基金与论文研究主题扩散演化滞后路径可视化分析 ................78 4.4 结论与讨论 ....................................................................................................................................................................................................85 4.5 本章小结 ............................................................................................................................................................................................................86 第5章 基于主题扩散演化滞后的研究前沿识别及其预测方法 ..................87 5.1 研究前沿识别影响因素 ............................................................................................................................................................88 5.1.1 影响因素分析 ..............................................................................88 5.1.2 基金和论文数据特征分析 ...........................................................89 5.2 方法框架 ............................................................................................................................................................................................................91 5.2.1 研究前沿主题判别指标 ...............................................................93 5.2.2 基于战略坐标图的研究前沿主题判别 .......................................93 5.2.3 基于主题扩散演化滞后的研究前沿主题识别 ............................94 5.2.4 基于主题扩散演化滞后的研究前沿预测解读 ............................96 5.3 实例验证 ........................................................................................................................................................................................................100 5.3.1 数据集 ........................................................................................100 5.3.2 主题识别 ....................................................................................100 5.3.3 研究前沿主题指标计算 .............................................................100 5.3.4 研究前沿主题判别 ....................................................................101 5.3.5 基金与论文主题扩散演化滞后效应测度 ..................................102 5.3.6 基于主题扩散演化滞后的研究前沿识别 ..................................103 5.3.7 基于主题扩散演化滞后的研究前沿预测及其解读分析 ..........104 5.4 讨论 ........................................................................................................................................................................................................................105 5.5 本章小结 ........................................................................................................................................................................................................105 第6章 实证研究 .............................................................................................................................................................................................106 6.1 实证领域说明 .......................................................................................................................................................................................106 6.2 数据获取及预处理 ........................................................................................................................................................................108 6.2.1 数据获取 ....................................................................................108 6.2.2 数据预处理 ................................................................................109 6.3 美国纳米农业领域基金和论文主题识别 ..............................................................................................112 6.4 美国纳米农业领域基金和论文研究前沿主题初始判别 ..............................................116 6.4.1 基金和论文主题前沿特征计算 .................................................116 6.4.2 基金和论文研究前沿主题初始判别 .........................................117 6.5 基于主题扩散演化滞后的研究前沿主题识别 ..............................................................................118 6.5.1 美国纳米农业领域基金和论文主题扩散演化滞后效应测度 ...118 6.5.2 滞后修正的研究前沿主题判别 .................................................129 6.6 美国纳米农业领域研究前沿主题预测及其解读分析 ......................................................130 6.6.1 基于ARIMA模型的研究前沿主题强度趋势预测分析 ...........131 6.6.2 基于Word2Vec模型的研究前沿主题内容趋势预测分析 .......136 6.7 结果验证 ........................................................................................................................................................................................................144 6.7.1 专家咨询验证 ............................................................................144 6.7.2 基于共被引聚类和词分析的研究前沿识别验证 ......................144 6.7.3 报告数据验证 ............................................................................146 6.8 本章小结 ........................................................................................................................................................................................................147 第7章 总结与展望 ....................................................................................................................................................................................148 7.1 研究总结 ........................................................................................................................................................................................................148 7.2 研究的不足与未来工作 ........................................................................................................................................................150 附 录 ..............................................................................................................................................................................................................................................152 附录A 基金与论文关联的主题扩散演化路径可视化程序代码 ................................152 附录B 基于LDA模型的主题识别程序代码 ..............................................................................................154 附录C 基于ARIMA模型的主题强度趋势预测程序代码 ....................................................157 附录D 美国纳米农业领域检索式 ..................................................................................................................................159 附录E 词向量语义距离计算结果 ..................................................................................................................................167 附录F 基金项目和论文主题识别结果 ..................................................................................................................173 参考文献 ....................................................................................................................................................................................................................................215