視覺思維、數學思維和哲學思維的集成之作

劉則淵

摘要：本文試圖向讀者揭開CiteSpace知識圖譜何以魅力雋永的獨特思維方式。

關鍵詞：CiteSpace知識圖譜；視覺思維；數學思維；哲學思維

中圖分類號：G30 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn1003-8256.2014.03.004

高度抽象的科學前沿，通過知識可視化技術，以直觀形象的圖譜形式展現出來，正是《科學前沿圖譜：知識可視化探索》（Mapping Scientific Frontiers：The Quest for Knowledge Visualization）一書的魅力所在。作者陳超美博士系信息可視化的最早開拓者之一，現任美國德雷塞爾大學信息科技學院終身教授，大連理工大學長江學者講座教授。

《科學前沿圖譜》一書，作為世界上首部知識圖譜專著，其突出特點在于作者引用大量實例對抽象知識給予形象表征進行了基礎性分析，闡明了形象語言在知識創造、傳播與交流中的必要性和普適性問題。從遠古原始人的洞穴壁畫到海上漂流的“瓶中信”的隱喻，從傳說登上天堂的巴別塔繪畫到飛向外太空航天器上供宇宙交流的形象語言，從奠基于魏格納大陸漂移說的全球板塊構造擬合到凱庫勒夢中咬尾蛇隱喻的苯環結構，作者把這些古往今來的動人事例，同當代呈爆炸式增長的科學文獻數據，以及日益遠離直觀觀察的科學前沿領域聯系起來，表明其實現可視化更加重要了，而這些抽象信息如何實現可視化呢？

繪制科學前沿圖譜，關鍵在于信息可視化和可視化分析，實現“抽象-可視化-形象”的轉化。作者是國際信息可視化的開拓者和領軍者，1999年率先發表了該領域的第一部專著（2004年再版）《信息可視化》，創辦了國際期刊《信息可視化》并任主編，開發了CiteSpace信息可視化軟件，成為科學知識圖譜的主要工具之一。如果讀者是知識圖譜和知識可視化的愛好者，比較一下不同可視化軟件制作的知識圖譜，你一定會同意我對CiteSpace知識圖譜形態的概括：

一圖展春秋，一覽無余；

一圖勝萬言，一目了然。

CiteSpace知識圖譜之所以達到如此神奇的效果，就在于作者把視覺思維、數學思維和哲學思維三種思維方式緊密結合起來，融合于CiteSpace操作的運行過程。在該書第一章題頭處，作者引用了英國杰出的哲學家、數學家羅素的經典名言：

科學是那些我們已經知道的東西，哲學是那些我們還不知道的東西。

如何理解這句話的含義？如果你讀完該書，就會懂得：哲學就是從科學已經知道的東西找到我們還不知道的東西。這里不妨再引用數學家波爾達斯-德莫林斯（Bordas-Demoulins）在1898年說的一句名言來加以補充和深化：

沒有哲學，固然難以得知數學的深度，然而沒有數學，也同樣無法探知哲學的深度，兩者互為依存。還應特別指出，如果既無哲學也無數學，則就不能認識任何事物了。1

視覺思維乃是CiteSpace系統不言而喻的主要思維方式。視覺在人類感知外部信息中起絕對主導的作用，圖像又是視覺信息的第一要素，但是不能把視覺誤解為僅僅是一種感性認識。視覺思維是從感性視覺，到抽象思維，再到理性直觀的螺旋式上升過程；它可以跨越感性視覺，直接把抽象信息與數據變換為可視化的空間結構與知識圖譜。

CiteSpace知識圖譜是科學計量學的發展，離不開各種數學方法和計算方法。它洋溢著數學思維方式，實際上除了數量分析，還包括空間分析（space analysis）的幾何方法。這意味著數學思維滲透著直觀形象的視覺思維。CiteSpace知識圖譜是運用空間思維把非物理空間的抽象信息，映射為便于人們觀察和理解的可視化形式。

哲學思維和知識圖譜是什么關系？知識圖譜似乎與哲學搭不上界。可CiteSpace 的開發者陳超美告訴我：“CiteSpace的背后需要有對庫恩或類似宏觀哲學思想體系的了解，才能明白CiteSpace到底在幫用戶找什么?！边@部著作吸收了庫恩《科學革命的結構》中的核心概念范式（paradigm）， 在知識圖譜中開創了競爭范式的案例分析?？梢赃M一步說， 庫恩的歷史主義科學哲學思維幫助作者找到了在第一代靜態可視化中不知道的東西， 開發了新一代多元、歷時、動態的信息可視化技術， 在以色帶表征引文年代、以時間線顯現聚類的動態知識圖譜中，實現了“一圖展春秋”的意境。

《科學前沿圖譜》一書可謂集視覺思維、數學思維和哲學思維三種思維方式于一體，把科學學理論基礎、科學計量學最新前沿、計算機科學、信息科學、科學史、科學哲學和科學社會學諸學科交叉滲透結合起來。從這部著作中，我第一次知道了超美把科學知識圖譜起源，認可為科學學奠基人貝爾納手工制作的科學技術史圖（historiographs）2。

2008年，超美博士受聘為大連理工大學長江學者講座教授到校履職時，把Springer出版的《科學前沿圖譜》英文版贈送給我。打開書本，從色彩斑斕的巴別塔油畫，到CiteSpace展示的地質年代恐龍滅絕古生物史圖、物理學超弦理論來龍去脈聚于一圖，等等，一幅幅知識圖譜撲面而來，令人目不暇接。我意識到《科學前沿圖譜》理論厚實、方法獨創、國際領先，不僅對于我國深入研究和運用知識圖譜理論與方法有重要的學術價值，而且對于我國追蹤和選擇國際科技研究前沿、探索和制定科技發展戰略及政策具有重大而深遠的實際意義。

當時，我向超美提議，由我們WISE實驗室團隊翻譯這部書，同時倡議團隊成員認真學習這本書，掌握和運用CiteSpace技術與方法。在《科學前沿圖譜》的引領下，我們著述的國內第一部《科學知識圖譜：方法與應用》和《技術科學前沿圖譜與強國戰略》，以及“知識計量與知識圖譜叢書”10本，于2008年至2012年間先后問世?？梢哉f這12部中國知識圖譜著作，就是《科學前沿圖譜》在中國播種所開的一簇簇知識圖譜之花。如今《科學前沿圖譜：知識可視化探索》（2003年初版） 歷經10年之后，經作者增補了自己最新成果的第二版，WISE實驗室以陳悅博士率領的團隊翻譯并經作者校對同意的中文版將由科學出版社與Springer新版同時出版。

“科學圖譜將改變你看世界的方式”，這是陳超美教授為我們的《科學知識圖譜：方法與應用》一書所作序中的最后一句話。我把它作為箴言贈與《科學前沿圖譜：知識可視化探索》的讀者，當你閱覽此書并在自己動手繪制科學前沿圖譜的實踐中，就會領略到知識圖譜是如何改變你觀察世界的方式的。

（責任編輯：張 萌）