基于Web of science的無線傳感網(wǎng)學(xué)術(shù)研究發(fā)展分析

[摘要]運用文獻計量方法，以Web of science為數(shù)據(jù)源，檢索了有關(guān)無線傳感網(wǎng)的文獻，并從年度、學(xué)科、機構(gòu)、基金、期刊、著者和國別等角度進行了統(tǒng)計和分析，以定量數(shù)據(jù)從側(cè)面反映了近十年以來無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域研究的發(fā)展情況。

[關(guān)鍵詞]無線傳感網(wǎng)；定量分析；Web of Science；文獻計量學(xué)

[中圖分類號]G350 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-0821(2011)02-0064-06

傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)被認為是繼上個世紀80年代的PC機、90年代的互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的第三次引發(fā)IT業(yè)突破性發(fā)展的新浪潮，因此倍受關(guān)注。美國是最早關(guān)注這一領(lǐng)域的國家，早在1996年，美國UCLA大學(xué)的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗無線集成微型傳感器”揭開了現(xiàn)代WSN網(wǎng)絡(luò)的序幕；1998年，同是UCLA大學(xué)的Gre-gory J Pottie教授從網(wǎng)絡(luò)研究的角度重新闡釋了WSN的科學(xué)意義；1999年，美國的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議指出“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是下一個世紀面臨的發(fā)展機遇”；2002年，美國橡樹嶺國家實驗室斷言“IT時代正在從計算機網(wǎng)絡(luò)向無線傳感網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變”；2009年1月，IBM總裁兼CEO彭明盛提出“智慧地球”理念，美國總統(tǒng)奧巴馬給予積極回應(yīng)，表明智慧型基礎(chǔ)設(shè)施和“智慧地球”將可能上升為美國國家發(fā)展戰(zhàn)略，以保持美國在21世紀的競爭優(yōu)勢。我國很早就開始關(guān)注無線傳感網(wǎng)，1999年無線傳感網(wǎng)及其應(yīng)用研究就出現(xiàn)在中國科學(xué)院《知識創(chuàng)新工程試點領(lǐng)域方向研究》報告上；2001年中科院依托上海微系統(tǒng)所成立微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心；2004年9月相關(guān)成果在北京進行演示，部分成果已在實際工程系統(tǒng)中使用；2009年8月7日，溫家寶總理作出“在激烈的國際競爭中，迅速建立中國的傳感信息中心或‘感知中國’中心”的重要講話；9月11日，工業(yè)和信息化部副部長奚國華宣布中國傳感網(wǎng)標準工作組正式成立；11月3日，溫家寶總理在北京人民大會堂向北京科技界發(fā)表了題為《讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展》的講話，再次強調(diào)要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。以上種種都充分體現(xiàn)了我國政府對無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域研究工作的重視。

目前國內(nèi)對全球傳感網(wǎng)研究進展的成果主要包括：魏佳杰等所撰寫的《無線傳感網(wǎng)發(fā)展綜述》、封松林等所撰寫的《物聯(lián)網(wǎng)／傳感網(wǎng)發(fā)展之路初探》、朱紅松等所撰寫的《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀》和趙洪磊等所撰寫的《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)熱點問題的研究》等，筆者認為有必要采用更精確的文獻研究方法，進一步探討最近十年(2001-2010年)全球傳感網(wǎng)研究進展，以揭示全球無線傳感網(wǎng)的最新動態(tài)與特征，指導(dǎo)國內(nèi)科研人員更有效的開展無線傳感網(wǎng)的研究工作。正值我校信控和信息兩大學(xué)院強強聯(lián)手，打造國內(nèi)第一個物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，開展這項工作，也可以學(xué)院提供學(xué)科競爭情報服務(wù)，為學(xué)校發(fā)展添磚加瓦。

1. 研究方法與數(shù)據(jù)來源

本文以美國湯普森公司(Thomson Scientific)科技信息所(Institute for Scientific Information，ISI)提供的“科學(xué)引文索引擴展版”(SCIE)、“社會科學(xué)引文索引”(SSCI)兩大檢索系統(tǒng)為數(shù)據(jù)來源依據(jù)，于2010年5月30日在高級檢索中輸入檢索式：Title=(Wireless sensor network*)OR Title=(WSN)，共檢索到2479篇文獻，其中研究論文1776篇，占總數(shù)的71.6％，會議文獻600篇，占總數(shù)的24.2％，此外還包括編輯資料64篇、綜述21篇、新聞欄目8篇、更正4篇、會議文摘4篇、書信2篇。本文對數(shù)據(jù)的外部特征如年代、學(xué)科、國別、期刊和作者等進行了統(tǒng)計分析，以求概括2001年以來全球無線傳感網(wǎng)研究的進展情況。

2. 分析過程與結(jié)果

2.1 論文年度分析

對研究論文在時間上的分布進行分析，可以從一定程度上反映該領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究的發(fā)展速度和理論水平。2001年以來，SCI共收錄無線傳感網(wǎng)方面的文獻2479篇，具體數(shù)據(jù)見表1。按照載文年度增長率，筆者將它分成2個階段。2001－2003為起步階段，3年載文量依次為2篇、14篇、41篇，由于基數(shù)小，盡管絕對增長數(shù)量并不是很多，但是年增長率都是100％。2004年以來為快速發(fā)展階段，除2007年以外，每年的載文增長較上年度都有大幅增長。2004、2005兩年的年度增長率分別為256％和236％；隨著基數(shù)增高，2006、2008、2009年的年度增長率有所降低，分別為155％、122％、137％。2007年是10年中惟一1年較前一年不增反降的，原因主要是刊載該領(lǐng)域論文最多的LNCS(Lec-ture Notes in Computer Science)于2007年起不再被SCI收錄。

2.2 論文學(xué)科分析

將2479篇論文按ISI提供的學(xué)科類別進行分類，取論文數(shù)前10名的學(xué)科，得到表2，電信類共有文獻1181篇，占總數(shù)的47.6％，工程、電力和電子文獻1097篇，占總數(shù)的44.3％，計算機科學(xué)、信息系統(tǒng)文獻818篇，占總數(shù)的33％，計算機科學(xué)、理論和方法占21.8％，其他相關(guān)學(xué)科文獻總數(shù)只有307篇，可見當前研究的重點還是無線傳感網(wǎng)本身，尚未達到普遍應(yīng)用的階段。但由圖1可以看出，近年來，其他學(xué)科文獻的數(shù)量逐年增長，占當年發(fā)文總量的比例也越來越高，可以預(yù)期，在不久的將來，隨著無線傳感網(wǎng)技術(shù)越來越成熟，該領(lǐng)域的研究重點將由無線傳感網(wǎng)本身轉(zhuǎn)向其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.3 發(fā)文機構(gòu)分析

發(fā)表論文最多的前10個機構(gòu)分別(表3)是：臺灣交通大學(xué)(44篇)、渥太華大學(xué)(41篇)、中國科學(xué)院(40篇)、慶熙大學(xué)(40篇)、上海交通大學(xué)(40篇)、佐治亞理工學(xué)院(38篇)、南加利福尼亞大學(xué)(37篇)、首爾國立大學(xué)(34篇)、臺灣成功大學(xué)(33篇)、浙江大學(xué)(32篇)。在前10位的機構(gòu)中，有3所是中國大陸的，2所是臺灣地區(qū)的，2所是韓國的，2所是美國的，1所加拿大的。從機構(gòu)發(fā)文看，數(shù)量上的差距并不大，排名的變動隨時都有可能出現(xiàn)。10個機構(gòu)中有9所是高校，可見高校是目前無線傳感網(wǎng)研究的中堅力量。

2.4 基金資助分析

基金資助前10名(表4)中，排在第1、第6和第9名分別是我國的國家自然科學(xué)基金(64篇)、國家科學(xué)基金(13篇)和國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃資助項目(10篇)，占我國發(fā)文總數(shù)的18.6％。對我國所有論文進行統(tǒng)計，其中得到基金資助的論文占發(fā)文總量的2／3。第2、3、5、7名都是美國國家科學(xué)基金會，總數(shù)為105篇，占美國發(fā)文總數(shù)的11.9％，再對美國所有論文進行統(tǒng)計，其中得到基金資助的論文超過3／4，高于我國的2／3。臺灣地區(qū)、韓國和加拿大的基金資助也名列前10，在國家／地區(qū)發(fā)文量排名中分列4、3、5名。可見政府的重視和資助是促使無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域得到迅速發(fā)展的重要因素。

2.5 期刊分析

對載文期刊進行分析，可以快速掌握該領(lǐng)域的期刊分布狀況，明確研究人員的投稿取向，確定核心情報源。經(jīng)SCI檢索可知。2479篇論文共分散于228種期刊中，刊均載文10.87篇；從表5可以看出，top10種期刊累計載文量為1088篇，占論文總量的43.9％，刊平均載文量為108.8篇，是平均數(shù)的10倍。根據(jù)英國著名文獻學(xué)家B.C.Bradford提出的描述文獻分散規(guī)律的經(jīng)驗定律：如果將科技期刊按其刊載某學(xué)科專業(yè)論文的數(shù)量多少以遞減順序排列，把期刊分為文章數(shù)量相等的核心區(qū)、相關(guān)區(qū)和非相關(guān)區(qū)，各區(qū)期刊數(shù)量呈l：n：n²的關(guān)系。據(jù)此取刊載論文總數(shù)前1／3的期刊，則前6種期刊(共載文812篇)可確定為該學(xué)科的核心期刊。鑒于《LECTURE NOTES IN COMPUT-ER SCAENCE》一刊于2007年起已不再被SCI收錄，因此取除該刊以外2116篇的1／3，則前9～10種期刊(分別共載文679、725篇)可確定為該學(xué)科的核心期刊。《COMPUTERCOMMUNICATIONs》、《SENSORS》兩大刊物，在近十年分別收錄以無線傳感網(wǎng)為主題的文獻134篇、113篇，兩刊發(fā)文占總數(shù)的10％，遠高于其他幾種期刊，是無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域的科研人員互相學(xué)習(xí)、交流、探索的重要期刊，對該領(lǐng)域研究水平的提高起到了重要作用。

2.6 著者分析

衡量某一學(xué)科中科研人員貢獻的大小，可以通過其發(fā)文量、被引頻次和h指數(shù)。科研人員的發(fā)文量考察的是他的“學(xué)術(shù)生產(chǎn)力”。SCI論文的被引頻次在一定程度上體現(xiàn)了科研成果的學(xué)術(shù)水平，也反映了作者的科研成果被國際同行關(guān)注的程度，論文被引次數(shù)越多，說明其在該領(lǐng)域影響越大，因此，論文被引頻次考察的是科研人員的“學(xué)術(shù)影響力”。h指數(shù)是指某一科研人員在其發(fā)表的N篇論文中，至多有h篇論文分別被引用了至少h次，h指數(shù)能夠測度科學(xué)家的持久績效。

由表6可知，top10作者發(fā)文共214篇，占總數(shù)的8.63％，總被引806次，篇均被引次數(shù)為3.77，遠低于2479篇文獻的篇均被引用次數(shù)5.20，10名高產(chǎn)作者中只有4人剛剛達到平均數(shù)，但最高也僅為5.83，其他6位均未達到平均水平。特別值得一提的是，排名第1的韓國作者LEE，S發(fā)文3l篇，具有非常高的學(xué)術(shù)生產(chǎn)力，但是總被引僅18次，篇均被引次數(shù)只有0.58；美國的WANG，Y，發(fā)文19篇，總被引僅僅16次，篇均被引次數(shù)為0.84。10位高產(chǎn)作者的h指數(shù)有5位為6，LEE，S和WANG，Y的h指數(shù)僅為3。總的說來，高產(chǎn)作者的篇均被引次數(shù)和h指數(shù)均偏低，學(xué)術(shù)影響力比較有限，這一現(xiàn)象值得深思。

2.7 論文國家／地區(qū)分析

一個國家／地區(qū)科研工作者發(fā)文量的多少，可以一定程度上體現(xiàn)其學(xué)術(shù)研究水平。表7列舉了2001年以來無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域論文量排名前10的國家／地區(qū)，10個國家／地區(qū)共發(fā)表論文2381篇，占總數(shù)的96％，可見無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域的研究集中程度非常高。美國(879篇)、中國大陸(469篇)、韓國(316篇)、臺灣地區(qū)(207篇)和加拿大(181篇)排在總量前5位，特別是美國，以遠遠高于其他國家的879篇雄居榜首。2001—2003年期間載文57篇文獻，美國占了41篇，臺灣地區(qū)、日本各有2篇，加拿大、意大利各1篇，可見美國在無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域的研究起步比較早，并且在后面的幾年中一直保持這種優(yōu)勢，每年都以絕對優(yōu)勢排在第1；2004年，中國大陸和韓國各發(fā)文10、9篇，一舉均超過美國以外的其他各國，此后發(fā)文量穩(wěn)步增長，10年總發(fā)文量分列2、3名。2479篇文獻中英文文獻2470篇，中文3篇，其他語種6篇，英文文獻所占比例與“SCI中英文期刊占源期刊總數(shù)的80％以上”相比是過高的，而發(fā)文最多的10個國家／地區(qū)中中國大陸、韓國、臺灣地區(qū)等均不是以英語為母語的國家，而英語以外其他語種的論文僅有9篇，可見該領(lǐng)域科研人員更愿意將自己的成果發(fā)表在英文期刊上。

一國論文被引頻次的多少體現(xiàn)了國家在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力。本次調(diào)查的2479篇文獻，篇均被引次數(shù)為5.20。但是不同國家，篇均被引次數(shù)差距很大。從表8可以看到美國的篇均被引次數(shù)高達11，超過總平均數(shù)的2倍，美國以外發(fā)文前10的國家篇均被引次數(shù)均未達到平均水平，特別是中國大陸、韓國、日本、英國、西班牙5國，篇均被引次數(shù)都不到2，說明這幾個國家的論文質(zhì)量還有待提高；美國的總被引次數(shù)9692次，是其他9個國家／地區(qū)總被引次數(shù)(3215次)的3倍；從表9可以看到，高被引論文的前10中5篇出自美國，中國大陸一篇也沒有；高被引論文的前100中美國占83篇，臺灣地區(qū)5篇，中國大陸和加拿大各4篇。h指數(shù)也可以用來測度某個國家在科研上的持久績效，美國的h指數(shù)為41，這個數(shù)字遠遠高出其他各國，再一次說明了美國在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力是其他各國無法比擬的。

3. 結(jié)論

(1)2001年以來，無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域共發(fā)表SCI研究論文2479篇，排名前10的國家／地區(qū)發(fā)表論文占總數(shù)的96％，可見研究目前還集中在少數(shù)國家。發(fā)文數(shù)量從2001年的2篇增長到2009年的609篇，目前還在繼續(xù)增長之中。2479篇論文中，英文文獻2470篇，表明該領(lǐng)域科研人員更愿意將自己的成果發(fā)表在英文期刊上。

(2)無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域的研究力量集中于TOP10國，發(fā)文量占總數(shù)的96％。無論從論文發(fā)表的年代分布還是在論文的數(shù)量以及產(chǎn)生的影響上，美國自始至終遙遙領(lǐng)先。基于美國當前的科研實力、政府對該領(lǐng)域的重視和支持，可以預(yù)期，在今后的幾年內(nèi)，美國在該領(lǐng)域的領(lǐng)袖地位將毫無以外的繼續(xù)保持。中、韓兩國雖然起步較晚，但2004年以來論文量猛增，臺灣地區(qū)、加拿大緊隨其后，表明世界各國都逐漸認識到無線傳感網(wǎng)的重要性，對該領(lǐng)域的關(guān)注度越來越高。

(3)中國在無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展非常迅速，我國政府對該領(lǐng)域的重視和支持為我國成為繼美國之后的第二大國起到了至關(guān)重要的作用。但是我國發(fā)文的總被引702次，論文最高被引29次，篇均被引次數(shù)只有1.5，top100高被引論文中我國只有5篇，這些數(shù)據(jù)都說明我國的論文質(zhì)量還有待提高。

(4)無線傳感網(wǎng)作為一門面向?qū)嶋H運用的學(xué)科，目前已被應(yīng)用于軍事、醫(yī)療保健、家居以及其他的商業(yè)領(lǐng)域。但從目前研究主要集中在電信和計算機科學(xué)可以看出，當前研究的重點還是無線傳感網(wǎng)本身，尚未達到普遍應(yīng)用的階段；在未來幾年內(nèi)有關(guān)無線傳感網(wǎng)的文獻還將大量涌現(xiàn)，是無線傳感網(wǎng)突破“研究”轉(zhuǎn)向“實用”的沖刺階段；隨著無線傳感網(wǎng)研究的不斷發(fā)展和深入，其應(yīng)用的范圍將會越來越廣，在各領(lǐng)域內(nèi)的運用也將會越來越深入。

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