知识演进视角下的科学文献传播网络演进研究_科学论文

基于知识进化视角的科学文献传播网络演变研究，本文主要内容关键词为：视角论文,文献论文,科学论文,知识论文,网络论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      1 引言

      作为学术传播体系中重要传播载体的科学文献，在科学知识传播与共享中发挥着重要的作用，支撑着社会、经济与科学技术的发展。随着计算机与网络技术的发展，基于网络平台的科学文献传播已经成为学术传播体系中普遍利用的传播活动，并呈现出许多新的特点，其中，以单篇科学论文为单位，多点揭示信息特征与内容、多种链接关系交互形成的立体网状节点式结构带来了学术传播和交流的变化。而这种科学文献传播的立体网状节点式模式使传播要素产生了关联交错的传播网络，在促进学术传播过程中不断催生新的热点与问题，引发了学术研究的迫切需求与社会的深切关注。因此，随着科技创新环境和关联要素的日益多元化和动态复杂化，针对科学文献传播网络生成与演变的研究，不仅可以认清领域内科学文献传播要素间的相互作用以及构成的传播网络生长的动力来源，更好地揭示学术传播过程的内在实质与特点，而且还可以通过对传播网络的剖析与揭示，从众多网络节点与关系中挖掘相关领域研究在研究者、机构、主题等方面的关联结构分布及其演变趋势，探究与发现科学知识交互的关系、传播的路径与进化规律。

      国外关于科学文献传播网络的研究主要以引文网络的研究为主，具体可分为基于网络特性的研究、引文网络分析方法研究及利用引文网络分析方法的实证分析研究。其中，基于网络特性的研究着眼于整体网络结构和特征以及测度对象的分布，如Strogatz等使用一定的模型和度量方法定义与探究基于节点特性的引文网络动力[1]；主题聚类是引文网络分析中经常使用的方法，如Krapivin等应用该方法研究了PageRank算法[2]。

      国内涉及科学传播网络的研究对象主要包括引文网络、合著网络及共词网络等，且研究领域不断交叉综合。基于引文网络的研究包括评价指标优化、引文网络中社会群体分析及引文知识流挖掘等，其中，利用社会，网络分析共著和主题群成为目前的学术热点。如徐媛媛等运用社会网络分析法，通过网络密度分析、中心度分析及凝聚子群分析方法构建学者之间的引文网络[3]。此外，还有以博客网络为研究对象的社会网络分析，从学者间交流和沟通的角度寻找并勾画出学者之间交流网络的结构[4-5]。

      综上，目前已有众多学者参与此方面的研究，已经形成了一定的研究基础。基于此，为了更好地研究与分析科学文献传播网络演变状况与发展趋势，本文拟以知识进化理论为视角，将静态与动态结合，采用历时与共时模式，构建基于知识进化视角的科学文献传播网络演变机制，从而为揭示科学文献传播过程的内在实质与发掘科学知识传播规律提供新的研究思路。

      2 知识进化理论及其应用

      知识进化是一个复杂的过程，科学家在研究中发现科学知识的更新与增长实际类似于生物的进化机制，这种知识的增长如同达尔文所谓的自然选择的结果。国外关于知识进化理论的研究主要以生物进化的研究为借鉴，如基于知识进化的属性特征、机理等理论方面的研究和基于知识进化应用方面的研究等。基于知识进化理论方面的研究，如著名哲学家Popper认为我们的知识总是由假说构成的，它们在生存斗争中存活下来，竞争消除了那些不适应的假说[6]。Popper把生物进化结合到科学发展与实践中，阐明了科学知识的进化是在实践中不断发现错误和杂质并删除掉，留下暂时还未被证明是错误的知识，而这一过程就是知识进化的过程；基于知识进化理论的应用方面，如Campbell从生物进化的历程中得到启示，认为知识的增长类似于达尔文所谓的自然选择过程，并把知识进化分为三个历程：生成或创造新思想，借助批评和检测淘汰那些不正确的思想，传播那些尚未证明为不正确的思想[7]；Norman和Pepall提出针对没有任何痕迹的产品和技术的改进，可以利用知识进化的方式设计产品的性能并加以改进，使生产系统升级，他们将知识进化应用到产品设计中，提高了产品的性能并取得了预期的效果[8]。

      国内学者关于知识进化理论的研究比较晚，在国外学者研究成果的基础上很多学者将知识进化理论应用于产品设计、设计优化和知识管理等方面。如国内的朱宏辉将知识进化理论引入到智能控制系统中，提出了一种模拟人类思维和决策过程的一种全新的控制系统，最终解决难以用精确的数学模型描述的复杂系统的控制难题[9]；马慧民等人提出一种基于知识进化的算法，应用于函数优化和组合优化等问题，并以此设计了有关函数优化问题和背包问题、生产批量计划问题和供应链协同计划问题等方面的求解方案，均取得满意的结果[10]；李雪等人以知识进化理论为视角，提出一种基于范式转换的知识进化算法且将该算法应用于求解函数极小值，经过试验对比，发现其结果与遗传算法相比具有更好的寻优性能[11]。

      目前，知识进化的研究正逐渐得到社会各界的关注，获得许多重要的研究成果，并应用于产品设计、知识管理等相关领域。从知识进化理论的应用现状来看是具有一定的理论意义与实践意义的。科学文献是承载知识的载体，也是由表征知识的不同传播要素共同作用组成的。传播要素在传播过程中相互关联形成的网络是由知识间交互的结构与知识进化的过程所决定的。因此，将知识进化理论导入到科学文献传播网络研究中，并与科学传播要素理论相结合，探究传播网络生长与演变的特点和规律，不仅是研究科学文献传播过程新的研究思路，而且也是对知识进化理论研究与应用的拓展。

      3 网络环境下科学文献传播网络的构建

      3.1 网络环境下科学文献传播模式的研究

      网络环境下科学文献传播呈现一对多的传播状态，文献信息在众多用户间传播，表现出大众传播的特点。相同的文献信息被不同的受众所接受，并加以消化和利用，同时，这些受众往往是不确定的用户，彼此之间不一定互相知晓，因而可以多次重复地进行信息传播。在传播过程中，科学文献以单篇论文为依托、多点揭示文献信息特征与内容、多种链接关系交互的传播模式突破了传统模式中以“篇”为单位载体整体传递的局限性。基于此，本文从传播学角度，以“5W”模式理论为依据，结合网络平台下科学文献传播的特征，突破现有的基于某一环节、单一对象对事物运动状态与存在方式的表象解释及分析的局限性，提出网络环境下科学文献的传播模式，如图1所示。

      图1所表达的网络环境下科学文献传播过程中，传播者与期刊等传播媒介之间具有知识内容互动，最终在网络环境下以科学文献的方式在期刊等传播媒介中传播。网络环境下科学文献的传播由过去传播者直接推送信息的方式转变为由接受者主动选择所需信息。同时，传播者和接受者对文献内容的选择主要依赖自身的知识水平和学识结构等。网络环境下科学文献的传播是知识内容以个性化、多对多的方式在研究人员之间进行的交流与分享，传播者、文献内容和传播媒介等多种传播要素揭示了文献信息的特征与内容，传播要素之间的多种链接关系改变了传统条件下文献信息受众与传播媒介的接触方式和用户的信息获取模式，变革了传统的学术传播模式中以“篇”为单位载体整体传递的局限性，对促进学术传播过程中不断产生新的知识及研究领域起着推动作用。

      3.2 网络环境下科学文献传播网络的构建

      网络环境下科学文献的传播模式可使得科学文献依附的传播要素与其承载的知识内容沿着多个方向进行交互传递与扩散，实现各个传播要素与知识内容、知识内容与知识体系之间的关联与繁衍。在科学文献传播过程中，文献内容的表达是一种显性知识，而其他传播要素是文献知识的承载者，属于隐性知识。由于相关领域内科学文献传播要素承载的知识内容之间存在着关联、继承和发展的关系，基于这些关系的有无和强弱则可以透视文献内容的结构和分布[12]。因此，本文基于网络环境下科学文献传播模式，以科学文献传播要素为节点，构建基于传播要素之间相互作用的科学文献传播网络，如图2所示。

      在图2中，以传播要素属性作为知识单元，以知识单元之间的相互关联与衔接关系作为纽带，构建基于合作关系的作者、机构的传播网络，再以传播主体、传播媒介与传播内容表达的知识之间的从属关系，构建基于共现关系的作者—主题、机构—主题和期刊—主题的传播网络。与以单一要素并置于空间范围构建的静态网络不同，这些传播网络是动态网络，它们与静态传播网络共同构成科学文献传播网络，是面向不同分析目标的两种展现形式，可以表达科学知识传播过程中的各种关联与作用，进而揭示科学知识传播的特征与规律。

      

      图1 网络环境下科学文献传播模式

      

      图2 网络环境下科学文献传播网络的构建

      4 知识进化视角下的科学文献传播网络演变分析

      在科学文献传播过程中，从作者发出信息到用户接受的每个环节及传播要素的网络化交互作用都影响着新知识的创造、分发与利用。基于科学文献传播要素构成的传播网络可实现文献知识间的传递、共享与继承，是文献主体互动的过程、知识的流动过程，也是知识的继承、创新与选择的过程。本文以知识进化理论为视角研究科学文献传播网络的形成与演变，认为传播网络演变过程实质是在由作者主导的对科学知识认识、学习、接受与生产的过程中，传播网络结构在基因、选择与遗传等进化动力机制的作用下随时间而发生一系列不可逆演变的过程。

      (1)科学文献传播网络的“基因”。古往今来，很多知识经历岁月的沧桑、历久弥新，依然能焕发出蓬勃生机，这主要是知识基因的缘故。知识基因是知识的内核，是由知识核心概念及核心概念之间的关系、独特的思维方式和学术规范所组成，并决定了知识的适应性、发展性和广延性[13]。在科学文献传播过程中，受内部因素与外部因素的影响，表征知识的网络节点引起的进化作用，直接决定着由节点构成的科学文献传播网络的进化与演变进程。在传播网络的进化过程中，底层结构是知识和信息，这种知识和信息就是本文认为在科学文献传播网络中决定着文献内容、功能与知识基因类似的最根本因子。科学文献底层结构的代代遗传，带来了科学文献内容的拓展与创新[14]，科学文献中的知识与信息是传播网络发生“遗传”和“变异”的前提和基础。基于此，本文提出了知识进化视角下科学文献传播网络的中心法则，如图3所示。

      

      图3 知识进化视角下科学文献传播网络中心法则

      图3中，科学文献内容是由知识和信息的融合构成的，属于底层结构因子的知识与信息决定着科学文献传播网络的发展趋势。此过程中，科学文献传播网络反映出的主题内容特征或学科特点、研究团队的结构和学科等发展趋势作用于知识和信息，改变其结构成分。同时，科学文献内容影响着传播者接受程度，对知识的交流、传递和共享产生作用，进而对知识与信息的产生、遗传与传播有着重要的影响。综上，从知识进化角度，作为“基因”的知识与信息决定着科学文献传播网络的构成，而传播网络的变化也会促使知识与信息发生改变，它们之间是互相作用，相辅相成的。

      (2)科学文献传播网络的“自然选择”机制。相关领域或学科内科学文献传播形成的网络进化现象是比生物的自然进化更高级的一种运动形式。纵观知识的发展历程可以看到，科学文献承载的知识进化是一个由简单到复杂、由低级到高级的发展过程。受外界因素的影响，领域内知识主体对知识的事实分析和实践检验会呈现不一样的状况，导致相关领域内构成的科学文献传播网络的演变发生动态变化，从而促使科学文献传播网络体现的主题和领域的发展趋势随外界发展的需要而波动，这正是知识进化“自然选择”机制的体现。按照知识进化理论中的“自然选择”机制，科学文献承载的知识必须建立在修正先前知识的基础上，才能使之与客观知识接近或相符，继而延续下去。因此，随着社会的发展与进步，科学文献传播网络演变的过程实际是传播知识衍生、拓展、创新，同客观规律相适应的过程。

      (3)科学文献传播网络的遗传现象。科学文献传播过程中，相同的知识结构为科学共同体成员的研究活动提供了指导与借鉴[15]。科学文献承载的知识是在先前知识的基础上衍生和拓展而来的，使之更接近客观事实和真理，代表知识的网络节点不断发展和进化，促使由网络节点构成的传播网络在继承和遗传上一阶段网络结构的同时也在发生变化。在演变的不同时期，网络结构与节点会表现出不同的变化特征，而知识和信息的遗传是传播网络发生演变的前提。基于知识和信息的稳定性、统摄性和遗传性[16]，底层因子知识和信息的融合、遗传和组合构成科学文献内容的进化，导致由代表知识节点构成的传播网络也处于进化过程之中，由此，本文构建了知识进化视角下科学文献传播网络遗传进化机制，如图4所示。

      

      图4 知识进化视角下科学文献传播网络遗传进化机制

      图4中，在演变的第n阶段，知识与信息的融合、组合和相互作用构成了科学文献内容，基于文献内容的科学文献传播要素构成了传播网络。因此，当前阶段科学文献传播网络的形成是通过“基因”知识与信息的融合、遗传、选择和涌现，由前一阶段网络结构演变而来的。

      (4)科学文献传播网络的变异现象。科学文献传播过程中，有些科学文献内容发生自我复制、连续性的变化，导致构成的科学文献传播网络发生连续的、渐进性的变化。此外，受外界因素的影响，知识主体在一些相关科技研究上可能有重大成果发现，这使得知识与信息的融合往往能发生非线性化的突变，从而科学文献内容具有质的飞跃，深刻体现科学文献传播网络表达的主题。前者称之为知识与信息的复制变异，后者称之为知识与信息的突变[14]。科学文献传播网络在这种变异机制作用下，充分体现了相关领域或学科内新的研究成果和未来的发展趋势。基于此，本文构建了知识进化视角下科学文献传播网络演变机制，如图5所示。

      

      图5 知识进化视角下科学文献传播网络变异机制

      在图5中可以看出，由于受外界因素和知识主体自身因素的影响，科学文献传播网络的底层结构因子知识与信息会随之发生变化，促使科学文献内容与先前内容相比更为客观事实和接近真理，由此导致表征知识的网络节点更新、拓展和进化，最终促使传播网络结构发生动态变化。上述过程充分体现了科学文献传播网络变异的过程，推动着科学文献传播网络演变与进化。

      5 基于知识进化的科学文献传播网络演变机制研究

      根据唯物辩证法的基本原理，知识遗传和变异的对立统一是知识进化的内因和依据。遗传和变异是对立的，遗传是保留知识特性、反映知识稳定性的方面，而变异是引起知识演变、反映知识创新的方面[17]。从科学文献传播网络进化的演化过程来看，底层结构因子知识与信息是传播网络进化的基础，科学文献中的主体信息和内容知识是两大基本构成要件，决定着科学文献传播网络的构成和发展趋势。科学文献传播要素构成的传播网络中的节点发生进化，会引起科学文献传播网络发生进化现象。科学文献传播网络进化的过程首先是传播主体和内容知识传承的过程，由传播要素构成的科学文献传播网络不是纯理论、别出心裁出现的，而是在前人研究的基础上进化而来。随着人们在相关领域内的不断探索和发现，认识的不断提高，科学文献承载的知识也在发生变化，这其实就是知识变异、重组的过程。因此，所谓科学文献传播网络进化是指人们不断认识知识的过程，文献主体与知识在进化动力机制的作用下随时间而发生一系列不可逆演变的过程。基于此，本文构建了基于知识进化的科学文献传播网络模型，如图6所示。

      

      图6 基于知识进化的科学文献传播网络模型

      针对上述模型，本文以

表示传播网络节点的属性特征，以科学文献传播网络节点间的相互作用形式为

，它的值为节点间相互作用的强度值，简称相互作用强度。在一般的网络算法中，可以选取各种权值，权值的选取需要根据节点在空间中相互作用的形式来确定。当忽略外界的影响因素和知识主体的认知时，在演化的过程中传播网络节点和结构的状态将以遗传的方式传递，科学文献传播网络的状态不会发生改变。

      

      式1实际就是在没有外界因素的影响下科学文献传播网络演化的过程，式中的s(t+1)表示传播网络在t+1时刻的状态，

表示节点间的相互作用强度或联系紧密度，(t)表示节点在t时刻的状态。式1表示在没有相关因素的影响下，科学文献传播网络的状态是前一阶段所有节点的状态与对应连接节点间的相互作用强度值的乘积之和经过活跃函数的变化的结果[18]。

      然而，现实中的科学文献传播网络并非是一个完全封闭的网络，通常是处在一种开放的环境下，它的构建随时随地都受到外界因素的影响。由于外界因素的影响导致知识主体对知识的客观认知得到提高，从而使网络节点发生变化，进一步引起整个传播网络发生进化。正是由于这种外界因素的影响和知识主体认知的变化，才最终导致科学文献传播网络发生进化，这也是科学文献传播网络发生变异、创新和衍生的过程。因此，为完善科学文献传播网络的演化机制，对式1做了必要的修改，使之符合开放环境下网络的演化情况，具体如式2所示：

      

      其中，θ(t)表示来自外界因素影响产生的刺激。

      式2是描述科学文献传播网络基于知识遗传与变异的演化模型。其中，表示来自外部因素的影响，s(t+1)表示传播网络在t+1时刻的状态，表示节点间相互作用的强度。从上述演化机制中得出，当前阶段科学文献传播网络的状态首先遗传来自前一阶段构成的科学文献传播网络的相关状态特征，在外界因素的刺激下，节点i的网络状态是由前一时刻所有节点的状态与外界因素的共同作用影响下产生的。

      基于网络环境下科学文献传播的复杂性，可以从知识进化理论中知识的遗传、变异、选择、竞争和适应等方面来揭示科学文献传播网络的形成到成长的进化规律，探索科学文献传播网络演变机制的研究。

      6 结语

      由于知识具有与自然界中生物体类似的特征和属性，知识在科学文献传播网络的演变过程中体现出与生物体进化相似的特点。知识的进化首先体现在知识与信息的重新组合，而知识的传承，知识的遗传、变异和客观规律适应性共同构筑了知识的进化特征。正是由于科学文献承载的知识处于不断进化之中，促使科学文献传播要素构成的传播网络也处于不断进化之中，最终导致科学文献传播网络在进化动力机制的作用下随时间而发生一系列不可逆的演变过程。因此，基于知识进化理论的思想可以从新的视角来研究与分析科学文献传播网络的形成与演变过程。

      基于网络环境下科学文献传播的复杂性，对科学文献传播网络演变的研究还有很多问题值得探讨，同时也需要有更多的研究人员参与，引进新的技术、采用新的研究方法，使科学文献传播网络演变研究紧跟传播实践的发展步伐，更好地揭示传播过程的内在实质与演化，发现科学文献传播中隐含的科学交流行为特征和科技发展规律等，使传统的学术传播理论得以拓展与创新。

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