基于統計與時序序列的國家自然科學基金資助項目的研究

周亭亭 馬瑜 夏瑞 蔣海波 魏晶茹

基于統計與時序序列的國家自然科學基金資助項目的研究

周亭亭 馬瑜 夏瑞 蔣海波 魏晶茹

（寧夏大學物理與電子電氣工程學院 寧夏銀川 750021）

國家自然科學基金的資助經費逐年增長，在推動我國自然科學基礎研究的發展，促進基礎學科建設方面取得了巨大成績。本文利用統計的方法重點分析了過去十多年間我國在基礎研究方面的主要領域分布、特征以及研究熱點，用時序序列的方法，預測自然科學基金資助項目未來的分布趨勢。本文的創新點是基于統計與時序序列相結合的方法對自然科學基金資助項目進行研究。

自然科學基金；數據分類；時序序列分析；預測目標

1 統計法分析研究的主要領域及其特征

1.1 模型建立

為了研究過去十多年間我國在基礎研究方面的主要領域分布及其特征，從定量的分析的角度，對數據進行歸類，分析近十余年八個學科部門以及未知類的項目申請情況。

1.2 模型求解及分析

通過分析過去十多年間研究方面的主要領域分布及其特征，將數據分為兩個方面，根據八個學科部門在2000～2012年的項目申請情況以及這八個學科部門申請項目的總金額，并運用MATLAB進行數據的歸類以及處理。

圖1 金額-年份走勢圖

從整體來看，生命科學部門以及工程與材料部門，其增長的速度以及國家投資該學科的金額遙遙領先于其它學科部門。因此，可以得出過去十多年間我國在基礎研究方面的領域主要分布在生命科學與工程與材料科學上面。

2 統計法分析熱點

2.1 模型建立

由于數據龐大，需要選取具有代表性的依托單位進行分析。利用MATLAB編程設置一個門限值（平均值），進行迭代計算，直到篩選出項目申請數最大的十個依托單位作為分析的對象。

2.2 模型求解及分析

其中，T為門限值，即該學科所有依托單位的項目總數/依托單位個數，Pr3Sum為生命科學部門所有單位在2001～2012年項目總數，n為依托單位數目。

通過對數據的分析，可以得出生命科學學科以及工程與材料學科已經成為了眾多學科中的研究熱點，并且在以這兩門學科為主要研究方向的單位的依托下，會呈現大好的局勢。

3 時序序列法預測未來的分布趨勢

3.1 模型建立

將所給數據中項目數與項目金額的觀測值按時間順序（時間間隔相同）排列成一個數值序列，由此建立問題的預測模型，并預測我國國家自然科學基金資助項目未來的分布趨勢。

3.2 模型求解及分析

非平穩序列的隨機分析：ARIMA模型結構：

通過在SPSS軟件中，導入數據，進行計算模型統計量、殘差ACF、殘差PACF結果并結合我國過去幾年在基礎研究方面的研究熱點及主要研究方向，針對這八個學科部門預測了未來十年的的研究趨勢。如表1所示。

表1 未來十年研究趨勢

[1]Brockwell，P.J.and Davis，R.A.Introduction to Time Series and Forecasting.Springer，New York，1996，Sections 3.3 and 8.3.

[2]趙靜，但琦.數學建模與數學實驗.北京：高等教育出版社，2008.

[3]韓中庚.數學建模方法及其應用.北京：高等教育出版社，2005.

[4]國家自然科學基金委網站http://www.nsfc.gov.cn/public/portal0/tab220/info24187.

G322

A

1004-7344（2016）27-0254-01

2016-9-13

周亭亭（1992-），女，漢族，河南周口人，碩士研究生在讀，研究方向為圖像處理與模式識別。