數據論文的出現與發展*

屈寶強 王 凱(中國科學技術信息研究所 北京 100038)

·特別策劃:數據期刊與數據出版·

數據論文的出現與發展*

屈寶強 王 凱
(中國科學技術信息研究所 北京 100038)

編者按:信息技術的快速發展和智能移動終端的普及應用催生了數據的指數級增長和多重化應用，使得數據已成為人們生活、工作、學習的重要組成部分，人類進入到了一個 “數據為王”的大數據時代。大數據時代的到來改變了人類生產和社會生活的諸多方面，也促成了數據密集型科學發現即科學研究第四范式的誕生，數據特別是科學數據科學已成為主要研究對象，因而對數據的共享需求日趨強烈。在這種背景下，數據論文 (data papet)、數據期刊 (data joutnal)、數據出版 (date publication)應運而生，并迅速受到了業界的關注與興趣，如自然出版集團 (Natute Publishing Gtoup)于2014年5月推出了旨在幫助科研人員發布、發現和重用研究數據的開源數據期刊 《科學數據》 (Scientific Data)。國內近一年來雖也有一些圖書館界、期刊界學者的研究成果，但總體而言研究還處于起步階段，對其的概念與發展、管理政策與所帶來的影響等還處于國外實踐的介紹與交流探討階段。為了對這一影響到未來學術出版與知識傳播，乃至圖書館等信息服務機構業務轉型發展的數據出版實踐進行較為全面的介紹和研究，本刊特組織策劃了這組 “數據論文與數據出版”稿件，就業界較為關注的數據論文的誕生與發展、學術期刊的數據管理政策、劫持性期刊現象、數據出版環境下的信息交流與圖書館等主題進行了探討，以期能為這一方富有實踐發展和學術研究空間的沃土添水施肥，進而推動我國學術期刊數據出版的實踐與研究發展。

數據論文是一種新型的學術出版物形式，它通過描述創建和處理數據方法的細節、數據的結構和格式、數據再利用的潛力等內容促進數據開發和利用。文章對數據論文的概念內涵、基本特征、表現形式、主要內容以及出版流程等進行了介紹，以期推動我國數據論文出版的發展。

數據共享;數據論文;數據出版;數據期刊

1 引言

在數據密集型研究的“e-science”時代，科學家開展科學研究依賴于從實驗、數據模擬和觀測等手段獲得的數據(集)。在現代復雜科研環境下，單個科學家很難在兼顧科學研究的同時完成科學數據的采集、處理、加工、分析等全部工作，數據共享成為利用他人科學數據的重要手段，自20世紀80年代以來就一直是學術界討論的熱點話題。

為使得科學研究過程可以重現，同時保護數據工作者的知識產權，可將數據以特定的形式“出版”，出版商支持數據出版的早期嘗試包括:(a)數據作為文章的一個組成部分;(b)數據作為補充文件附在論文之后。到2009年左右，大多數期刊接受數據(以及其他材料)作為補充文件，與研究文章的在線版本一同“發表”，但經常限制文件的規模和數量。這種出版模式的缺點是，出版商需要管理和保存這些文檔，讀者難以獨立于主要出版物查找和鏈接數據。

但是Rees指出，即使數據已被鏈接到一個同行評論文章，它仍然應該自由出版，從而表明“材料和方法”而不是使用數據產生的結論。而且如果數據由不撰寫學術論文的人員使用，這個數據則無法表現為傳統期刊文章的補充，更需要作為有各種權利的出版物來描述數據。在這種要求下，基于“數據論文(data papet)”概念的新數據出版模式開始被普遍認可，出現了同時發表學術論文和數據論文的重疊期刊 (ovetlay joutnal)、純數據期刊 (pute data joutnal)等新的出版物形式，生物信息學、生態學、海洋、環境、醫學等各個領域都出現了大量的數據期刊。2014年5月，自然出版集團宣布推出出版有科學價值數據的開放存取期刊《科學數據》，將數據出版的研究和實踐推向高潮。在當前數據論文數量不斷增長的情況下，本文對數據論文的概念內涵、基本特征以及出版流程等進行介紹，以期推動我國數據論文出版的發展。

2 數據論文及其特征

2.1 概念與內涵

數據論文是以標準的學術形式出版、可被查詢的學術出版物，描述關于一個或一組數據的元數據文檔。“數據論文”對數據采集過程中數據收集、處理、內容、使用軟件、文件格式等進行詳細的描述，類似于傳統研究文章中的“方法Methods”部分，但不提供任何分析，也沒有新的結論產生，其內容只和數據有關，可以在數據制作完成后迅速發表。數據論文可以在傳統學術期刊上與學術論文一起混合出版，也可以在專門數據期刊出版，其主要目的是描述數據，而不是研究，不同的期刊用不同的方法實現數據論文的管理。數據期刊發表數據論文，數據論文為該期刊關注的主要對象，數據被視為次要的對象，可由雜志社進行編輯或管理，但更多地是由專業的第三方數據倉儲管理。

數據論文要求至少有兩類具體的、可識別的信息對象:數據(數據論文的對象)和數據處理信息(描述數據產生的過程)。數據論文與傳統期刊文章相同，可以包括標題、作者、摘要、章節、和參考文獻等內容。無論是數據論文，還是數據都與其信息對象(元數據)相關聯。

圖1 數據論文及其作用

可以說，數據論文已經存在相當長時間。例如，美國物理學會雜志 《The Joutnal of Physical and Chemical Refetence Data》從20世紀70年代早期就開始描述物理和化學材料的一般特性，目前仍在出版。美國生態學會2000年在《Ecological Atchives》開始發表數據論文，地球系統科學數據《Eatth System Science Data》，CMB數據論文《CMB data papets》，《BMC Data Notes》和國際機器人研究《Intetnational Joutnal of Robotics Reseatch》雜志都有一些零星數據論文出版，這是一種新的出版形式，數據是開放獲取的，可以閱讀數據描述文件然后下載數據。然而，從豐富的科學數據元數據生成數據論文手稿的機制以及相關工具還遠遠沒有形成主流。

最近幾年，出版商、期刊、科研基金資助機構等支持推廣數據論文。例如歐盟資助的項目ViBRANT (Vittual Biodivetsity Reseatch and Access Netwotk fot Taxonomy)和BioFtesh(a ptogtam to suppott fteshwatet biodivetsity)積極參與數據論文推廣，還建立下一代生物多樣性數據雜志 《Biodivetsity Data Joutnal》。哥倫比亞的亞力山大洪堡特生物資源研究所(Colombia's Alexandet von Humboldt Biological Resoutces and Reseatch Institute)也致力于出版數據論文。2014年5月，自然出版集團宣布推出出版有科學價值數據的開放存取期刊《科學數據》，將數據出版的研究和實踐推向高潮。

數據論文中描述的數據大多存儲在數據倉儲或數據中心，如DAACs、Dtyad、PANGAEA，通常被視為發表文章的次要部分或補充，數據論文的一個重要特點是，應該和他們所描述的數據相關聯，而這個鏈接(例如URL，DOI)應該在發表的數據論文中公布以便讀者可以發現和查找數據。同樣，存儲該數據的數據倉儲中的科學數據元數據也應包括這些內容。

2.2 特點

數據論文和學術論文都可以視為科研成果出版的形式，與傳統學術論文相比，數據論文存在以下特點:

(1)數據論文包括利用所描述數據產品的相關信息(技術、公式、軟件等等)，它為傳統期刊論文定義了使用數據的方法。和傳統期刊論文不一樣，數據論文不包括結論，與學術論文隔離，可以作為學術論文的補充。

(2)數據論文需要通過永久的超鏈接或數據標識體系連接到數據，在此過程中，數據倉儲、機構知識庫等數據存儲機構承擔了唯一標識(例如DOI)的創建和管理方面的工作。

(3)數據論文像期刊論文一樣需要進行同行審查，而其描述的數據可以被同行審查或非同行審查，但必須聲明這一狀況。如果進行數據的同行審查，必須詳細描述該過程。數據論文描述的數據可以在其進行同行審查之前或者同行審查完成之前就發布，因為對于科學數據來講，只有發布后被廣泛使用和注釋才會更清晰地體現其價值。從這點來講，傳統的預印本論文與數據論文有相似之處。

(4)為了更好地利用科學數據，可以在不影響數據完整性、準確性的情況下校正，但需要明確數據版本，需要清楚地在數據論文中說明修正后相應的數據版本，以便發現這樣的數據。

(5)同學術論文一樣，數據論文也會受物理頁碼和格式限制。同時，其描述的數據會有物理存儲器大小的限制，獲取數據時有特定硬件或軟件方面的限制。

(6)數據論文不需要包含所有的數據描述，除論文內容之外的數據描述信息和處理信息分布在多個數據檔案中心，可以通過引用或關聯指向更詳細的描述。因此在撰寫數據論文時，需要把與數據相關但是與數據查找和發現無關的內容區分出來，一般數據論文不需要這部分內容。

(7)經過同行審查的數據論文可以形成新的出版類型，從期刊的期(issue，連續的或不連續的)到編輯成卷(volume)。在此過程中需要像傳統的學術期刊一樣創建一些其他的結構要素，包括封面、前言、目錄、編輯政策、投稿指南等，這些對于作者來講是熟悉的。

2.3 功能

數據論文的目的是描述一個給定的數據，正如科學研究論文介紹研究結果一樣。數據論文通過描述創建和處理數據方法的細節、數據的結構和格式、再利用的潛力等內容促進數據開發和利用。數據論文沒有利用數據進行科學的分析，也沒有結果或結論。提倡發表數據論文的原因包括:第一，是要解決科學數據利用過程中數據發現的關鍵需求，提供特定時間數據的特定位置、特定存在形式、特定使用方法等，使數據和所有必要的方法文件和其他細節共同出版。第二，數據論文發表可以更好地提升數據工作者的地位，通過引用正式出版的數據論文來體現和強化數據工作者在科研工作中所做的貢獻。

因此發表數據論文的目的包括:提供可被引用的期刊出版物，為數據出版者帶來學術認可，作為其個人履歷(Cutticulum Vitae，CV)的一個重要部分;以機器可讀的形式描述數據，促進數據利用的自動化和便捷性;引發學術界對數據的關注。

(1)對于研究者，這使他們獲取有價值的數據更為便利，同時這種學術上的認可機制也促進他們將其在科研過程中形成的各類數據發布，促進了數據共享，提升了科研經費的綜合使用效率。

(2)對于出版商，數據論文這種新的形態可以幫助其發展更詳細的出版指南，拓展其業務領域，改變其工作流程，更好地為科學交流服務。

(3)對于數據倉儲，與數據論文有關數據使用的最佳實踐案例整理將使他們提升數據管理的流程，和期刊交互將提高自己的知名度和聲譽。

(4)對于數據服務商，數據論文的元數據可以用于任何對傳統研究論文處理和服務的工具，例如索引和引文分析工具，使其服務產品更加豐富。

(5)對于科學共同體內為更廣泛的利益相關者(包括科研資助者、管理機構、學術團體、企業和社會公眾等)，則可以獲得整個學術交流與傳播體系中更加全面的信息，例如可以根據數據論文的引用情況來評價數據工作，Ketvin等就分析了美國生態學會(ESA)期刊《Ecological Atchives》發表的53篇數據論文的質量問題，包括每篇文章在數據分析、集成、發現、保存、描述收集等階段出現質量問題的數量、比例等。

3 數據論文形式、內容和結構

3.1 形式

最早在期刊出版界，出現了學術論文的“補充材料”(supplemental matetial，SM)，這種信息也稱為“data application appendix，DAX”，這些論文中沒有提到的其他細節支持出版論文的主要結論，但本身并不包含在出版內容中。例如Cell出版社有三個層次的附件材料:對文章中的主要觀點進行支持的證據、網絡發布的大型數據集和多媒體、研究方法的詳細信息。

數據論文出現之后，其形式也是多種多樣，data papet是最常用的名字，但不同的期刊的名稱不同，不同的名稱也反映出數據論文的特定目的。例如在國際食品污染期刊 《Intetnational Joutnal of Food Contamination》，數據文章(data atticle)是主要的論文類型，該雜志發布不同食品污染物濃度重要數據; 《Dataset Papets in Science》發表數據集論文(Dataset Papets)是用來描述數據集;《Scientific Data》發表數據描述(data desctiptots)用來描述高價值的科學數據集;《Genomic Data》發表數據簡述(data in btief)用于詳細描述基因組數據，包括實驗方法和質量控制分析;生物醫學中心期刊《BioMed Centtal joutnals》發表數據注釋(data note)來描述生物醫學數據集或數據庫，并可以直接獲取或連接到源數據;神經信息學《Neutoinfotmatics》發表數據原創文章 (data otiginal atticle)用來記錄原始數據發布用以體現重要數據的貢獻;生物醫學中心期刊《BioMed Centtal joutnals》發表數據庫論文(database atticle)來描述新的生物醫學數據庫;《PLoS ONE》發表數據庫論文(database papet)來描述數據庫，包括該數據是如何策劃以及長期的數據庫維護、發展、穩定的細節;在人類基因組數據庫“Human Genomics Biomed Centtal”，基因數據庫(genome database)用于描述提供關于人類基因組的信息或評價的數據庫。

在某些情況下，相同雜志有不同類型的數據論文，例如，Sptinget plus出版商發表數據注釋(data notes)來描述生物醫學數據集或數據庫文章，發表數據庫論文(database atticle)描述一種更加廣泛使用的新數據庫。Pensoft期刊和雜志最近推出的生物多樣性數據《Biodivetsity Data Joutnal》，發表數據論文(data papets)對大型數據集描述，發表物種庫存(species inventoty)對特定領域的數據進行描述、分類或命名行為，系統列出類群物種的觀察筆記和庫存品種。

3.2 內容

對于傳統的研究論文，每一個雜志提供作者有關論文的類型、結構、格式的指南和模板。數據論文雖然不同于研究論文，但也有一些共同的元素 (例如，每個論文必須有作者、工作部門、標題、摘要等)。在某些情況下，這些規定非常詳細，有些還要求相應的手稿必須是結構化的(例如BMC期刊)，每一個期刊的指南雖然是通用的，但每篇論文的內容卻仍有一定的自由程度。

目前數據論文的論文要素一般包含兩類規則和信息:傳統學術交流相關信息和數據集相關信息。傳統學術交流相關信息包括標題、作者、摘要、關鍵詞、參考文獻等，這些信息也可以稱之為數據論文的“書目信息”。數據集相關信息(即數據論文描述內容)包括:數據集基本信息(data sets)和數據處理信息(data ptocessing infotmation)。

對于數據集相關信息，Kunze指出數據論文描述的內容可以包括:算法過程和技術理論的補充敘述、實現算法的程序代碼、準確識別數據集子集的來源列表、數據生產者和集成者的屬性列表、圖表中數據值的字段定義、描述數據應用條件的元數據、支持出版圖的處理表格、記錄數據等。Penev指出數據論文的主要要素包括:數據收集的方法、覆蓋的數據種類、覆蓋的空間、時間和地理范圍、數據的收集者和擁有者、用來生成和使用數據的軟件等。Chavan認為數據描述應包括以下重要的元素 (通常稱為元數據元素或數據描述metadata elements ot“desctiption of data”):數據收集方式、數據涵蓋范圍、時間和空間范圍、數據記錄覆蓋區域、收集和擁有者信息、查看工具軟件等。

對于數據集相關信息，根據上述學者的建議，參考已經出版的數據論文，數據論文中描述數據集應體現以下重要內容:

(1)數據可用性(Availability):提供數據集訪問的屬性，即DOI或URI。數據論文非常重要的特征是他們必須與其所描述的數據集相關聯，可能通過DOI或者URI，而且這些唯一標識符應該包含在出版的數據論文當中。一旦數據論文發表，數據中心所擁有的數據集必須包含其所有詳細的描述信息，包括與之相連的DOI。在提交數據論文的時候，其描述的數據必須在線并可以自由查看，可以被檢索、多次利用、重新組織和分發，在這些過程中需要以相應的格式(例如數據引用data citation，即用類似于參考文獻的方式來表明對數據的參考與使用)來表明數據生產者的貢獻即可。

(2)數據覆蓋范圍 (Covetage):提供數據集的“extent”的屬性，包括空間和時間覆蓋。

(3)數據格式(Fotmat):提供促進數據集實際使用的信息，如數據格式、編碼、和語言。

(4)數據許可(License):提供控制數據集使用的政策。

(5)貢獻(micto atttibution):詳細描述每個數據論文作者的貢獻。

(6)來源項目(Ptoject):提供導致數據集產生的科技計劃信息，包括目標和資金來源。

(7)數據來源(Ptovenance):提供導致數據集產生的信息描述方法(包括工具)。

(8)數據質量(Quality):提供數據集質量方面的定性信息，包括數據集的局限性和異常。

(9)數據重用(Reuse):提供促進數據的潛在使用的信息。

4 數據論文出版流程

數據論文的出版流程與傳統論文一樣，包括論文手稿的撰寫、論文提交、同行評議、修改、定稿和發表等環節。目前在生物多樣性領域，數據論文出版已經可以通過自動的數據論文審閱和提交平臺GBIF集成發布工具包(GBIF Integtated Publishing Toolkit，IPT)自動撰寫和發表，并與GBIF、Sctatchpads、Dtyad、EDIT、CBOL等數據倉儲平臺相連。

本文以生物多樣性領域為例說明數據論文出版的步驟，主要包括組成:

(1)利用達爾文核心檔案(Datwin Cote Atchive DwC-A)制作元數據:由存儲生物多樣性領域數據的數據倉儲利用該領域的元數據標準DwC-A生成數據元數據，每個達爾文核心檔案至少包括三個文件:①制作一個或多個數據文件使所有特定的數據集記錄保存在一個表格，如逗號或制表符分隔的列表;②利用文件描述符(meta.xml)描述單個數據文件使用的列，并將它們映射到DwC的條款;③基于EML(生態元數據語言)生成描述整個數據集的元數據文件。

(2)存儲數據到領域數據倉儲:將數據論文要描述的數據存放到公共數據倉儲，例如，可將Phylogenies數據存儲到TteeBASE，可將基因數據存儲到GenBank。其他學科常用的數據倉儲包括: Dtyad(綜合學科)、PANGAEA(地球科學)、Knowledge Netwotk fot Biocomplexity(KNB)(生態和環境科學)、National Biological Infotmation inftasttuctute(生物科學)、DataBasin(空間科學)、DataONE(跨學科)、PaleoBiology Database(古生物科學)、Ptotein Data Bank(PDB)、The Univetsal Ptotein Resoutce(UniPtot)(序列和注釋數據)、INSPIRE.(空間科學)。存儲數據可以在給期刊提交稿件之前或提交同時，也可以在稿件接受之后但最后修改稿準備出版之前，以保證讀者可以根據數據論文的標識符鏈接到相應的數據為原則。在存儲數據時，可以將一篇或多篇數據論文描述的數據合并成一個數據包提交。如果存儲數據到Dytad，同時會獲取Datacite分配的唯一標識符DOI。

(3)論文形成及發表:通過Pensoft出版集團提供的GBIF Integtated Publishing Toolkit(IPT)工具自動從第一步產生的元數據中提取相應內容產生數據論文初稿，作者進行相應的檢查、補充并在線提交。然后進行類似于傳統學術論文出版的流程:進行同行評議、通訊作者修改同行專家提出的意見、生成最終修訂的數據論文手稿、提交數據論文進行終審、分配DOI、數據論文發表(印刷格式、PDF格式、HTML格式、最終出版XML被存檔在PubMedcenttal)、數據論文DOI與元數據文檔關聯、數據論文通過商業數據 庫 (ISI、PubMedCenttal、Scopus、Google Scholat、CAB Absttacts、Ditectoty ofOpen AccessJoutnal (DOAJ)、EBSCO)等進行傳播。

5 結語

作為一種新興的出版物模式，中國也正加快數據論文出版方面的步伐，2014年，《地理學報》以發表數據論文的形式出版增刊，2015年，由中科院主辦的數據期刊《中國科學數據》通過國家新聞出版廣電總局審批。可以預見，隨著科學數據對科學研究重要性的不斷凸顯，數據論文將成為學術出版的重要方式，因此對于我國來講，需要:

(1)建設數據論文出版基礎設施。第一，利用公共財政資金或引入商業化模式建設面向各個學科的公共數據倉儲，供所有數據工作者撰寫數據論文時存儲數據;第二，研制科學數據的唯一標識體系，建立數據論文與存儲在數據倉儲的數據之間關聯的方法與解析系統;第三，形成各學科領域科學數據描述的元數據標準;第四，建設類似于GBIF IPT，簡單易用的數據論文撰寫、提交、審稿、修稿、發表平臺，開發與之相適應的各類軟件與工具。

圖2 數據論文發表流程［26］

(2)重視數據論文的質量評審。第一，制定相關期刊發表數據論文的指南、模板，確立數據論文要素和格式，在此基礎上建立數據論文的同行評議制度，并與相應的數據集建立關聯，通過數據集的使用情況反過來評審數據論文質量;第二，建立對數據論文所描述的數據進行同行評議的準則，相關工作可以由數據倉儲來完成。

(3)明確數據論文出版中各個利益相關者的角色和任務。第一，數據工作者負責生產數據或者收集數據，生成數據的元數據，將數據存儲在可以信賴的數據倉儲;第二，數據倉儲負責對數據進行保存，組織同行評議，對存儲的數據進行嚴格的編輯和審查，制作數據索引，發布與數據論文相關的數據供各類用戶檢索查詢;期刊和出版商負責數據論文的審查、編輯與發表;還有其他利益相關者如圖書館開展數據監管(data cutation)服務，指導、教育和支持研究者開展數據管理，諸如Exhibit的技術公司或者研究機構來開發一些支持互操作的數據工具，諸如湯森路透的公司開發數據索引工具。

(4)鼓勵數據利用，強化數據引用。第一，鼓勵科研工作者利用出版的數據論文相關信息，更加方便地對數據進行后續操作、編輯和注釋，不斷提升數據的可用性;第二，編制和開發同時面向數據論文和其描述數據的索引工具，便于讀者發現數據;第三，研制科學數據引用標準，促進科研工作者在各種出版物和媒體上對使用數據的行為進行著錄，一方面可以通過同行認可激勵各類數據工作者出版數據，另一方面可以促進數據價值增值。

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Emergence and Development of the Data Paper

Data paper is a new type of academic publication,which promotes the development and utilization of the data set by describing the details of creating and processing the data set,the structure and format of the data set,and the potential of using it.The paper introduces the concept,basic characteristics,forms of expression,main contents and publishing process of the data paper.The author expects to give some advice of development of data publication in our countries.

data sharing;data paper;data publication;data journal

G237.9;G255.7

A

10.11968/tsyqb.1003-6938.2015099

屈寶強(1980-),男,中國科學技術信息研究所副研究員;王凱(1990-),男,中國科學技術信息研究所碩士研究生。

*本文系國家社會科學基金項目“科學數據引用的實現機制研究”(項目編號:15BTQ053)與中信所預研基金項目“科學數據出版模式研究”(項目編號:YY2015-09)研究成果之一。

2015-09-23;責任編輯:魏志鵬