湖南省現代農業領域研發現狀分析

黃曉林 王輝 黃卉 蔣欣宏

[摘要] 科技報告是與科研項目緊密相關的特種文獻?；诳萍紙蟾鏀祿捎梦墨I計量學和復雜網絡的方法，對湖南省現代農業領域的研發現狀進行了分析。研究發現，湖南省現代農業領域研發目前側重在種植業、現代種業和農技推廣應用等方向;各研究熱點間聯系較多，也較緊密;不同主要研究熱點所屬的研究主題不同，研究的內容也有所區分。

[關鍵詞]湖南;現代農業;研發現狀;科技報告

[中圖分類號]F327;G358[文獻標識碼]A

1? ? 引言

當前，我國正由傳統農業向現代農業轉型，已進入發展現代農業，加快構建新型農業經營體系，深入推進農業發展方式轉變，建設社會主義新農村的關鍵時期。農業科技創新是推進農業現代化的重要動力。我國農業科技進步貢獻率已達到57.5%，但仍與發達國家有較大差距。湖南省作為農業大省，總體R&D投入占GDP比重偏弱，2016年僅為1.5%。因此了解區域農業領域的研發現狀，對做好農業產業規劃布局，合理分配有限的農業領域研發資金，最終促進區域農業的健康發展，具有重要意義。

科技報告是科技人員為了描述其從事的科研、設計、工程、試驗和鑒定等活動的過程、進展和結果，按照規定的標準格式編寫而成的特種文獻。在我國，科技報告由國家和各級政府采取一定的行政手段強制形成，是國家和地區的重要戰略資源。由于科技報告與科技項目關系的特殊性，科技報告不僅記錄了科技項目的基本信息，它同時還有對科技項目科學研究和技術實施內容的完整描述。我國于2014年建立國家科技報告共享服務系統，目前已收錄各類科技計劃項目提交的科技報告10萬余份。湖南省于2015年啟動科技報告工作，截止2018年4月，湖南省科技報告共享服務系統已收錄科技報告1377份。

2? ? 數據來源及分析方法

本研究數據來源于“湖南科技報告共享服務系統”（http：//www.hnstrs.cn/）。在科技報告技術領域中，以“農業”為主題詞進行檢索，得到的結果有“農業-種植”、“農業-養殖”和“農業-農產品加工”等技術領域分類，為了提高檢索結果覆蓋的準確性，對“資源與環境”，“生物與醫藥-中藥”等領域分類下與農業領域存在交叉的科技報告進行人工篩選。對選中的科技報告信息進行采集，采集的字段包括科技報告題名、關鍵詞和立項年度等信息。為更準確的體現湖南省農業領域的研發現狀，本研究只采集了2013年（含）以后立項相關科技項目產生的科技報告。截止2018年4月，湖南科技報告共享服務系統共收錄2013年（含）以來立項科技項目產生的農業領域相關科技報告248份。

為提高分析的準確性，本文將每份科技報告的題名和關鍵詞分別合并為一條信息，并且進行切分詞處理，刪除虛詞，并且人工剔除研究（research）、關鍵（key）、方法（method）和進展（development）等一些在題名中普遍存且干擾分析的詞匯，從而形成包含248條熱點詞信息的文本語料庫。本文語言處理及分析采用python語言及gensim工具包實現。詞頻統計采用bibexcel軟件實現。

復雜網絡在現實社會中廣泛存在，節點和邊是復雜網絡中的基本要素，在復雜網絡中，個體或事物即為節點，節點之間存在的關系（關聯）即為邊。兩個不同熱點詞在同一篇文獻中出現，即表示熱點詞存在一條邊，稱之為詞共現。基于此，不同的熱點詞在一定的文獻樣本中可形成廣泛的聯結，即基于詞共現的復雜網絡。通過對復雜網絡的可視化，可以發現網絡中的研究熱點。本文復雜網絡計算及可視化采用Gephi 0.9.2軟件實現。

圍繞某個或某幾個研究熱點往往會形成特定的研究主題，但在復雜網絡中由于節點之間邊關系復雜，不一定形成明顯的社團結構，不同主題之間往往難以區分。為挖掘出隱藏在復雜網絡中的研究主題及其網絡，本文采用python語言環境下自然語言處理工具模塊word2vec實現。Word2vec通過神經網絡的方法進行學習，其中的連續詞袋（Continuous Bag-of-Words，CBOW）模型，在輸入某一個特定詞的上下文相關的詞對應的多維詞向量后，經過模型訓練，可以輸出這一個特定詞的詞向量。從而計算不同詞向量與特定詞向量的余弦相似度（余弦距離），最后可輸出經過歸一化處理的余弦距離最近的相關詞匯。Word2vec工具中CBOW模型原理如圖1，具體的實現模型及算法參見Mikolov的相關論文，這里不再贅述。

3? ? 湖南省現代農業領域研發現狀分析

3.1? ? 高頻詞分析

對詞頻進行計量統計，排名前20的熱點詞如表1所示。從表1中可以發現湖南省現代農業領域，種植業的栽培（cultivation）方向，在分析的248份報告中，有53份與栽培有關，占比超過20%，這與湖南省農業以種植業為主的產業結構相符。其次，對新產品、工具、方法、技術的應用（application），也受到廣大科研工作者的重視，這表明湖南省的農業研究仍然以應用研究為主。此外，育種（breeding）也是湖南省現代農業關注的重要方向，這表明新品種研發是湖南省現代農業發展的重要發力點，這與《湖南省“十三五”科技創新規劃》中將現代種業列為10大領域產業技術創新鏈之一的情況一致。除此之外，水稻（rice）、產業化（industrialization）、品種（variety）、系統（system）、品質（quality）、資源（resoures）和有機的（organic）也是湖南省現代農業的研發熱點詞，這其中既有湖南省傳統的研究熱點，也體現了近年來一些研究方向正成為新的研究熱點。

3.2? ? 熱點共現關系分析

為了更好的研究不同熱點之間的關系，我們以熱點詞為節點，其在科技報告中的共現關系為邊，進行復雜網絡分析。將從科技報告題名和關鍵詞中經過分詞處理的單詞，詞頻3次以上，利用gephi軟件進行共現可視化作圖，保留共現3次以上的邊關系，其結果如圖2所示。由圖2可知，湖南省農業領域研究熱點為栽培（cultivation）、水稻（rice）、育種（breeding）、應用（application）和系統（system）等，這與表1的結果也一致。其中以栽培和應用的關注度最高，與其它研究熱點的聯系也最多。但是由于所分析的科技報告都同屬于現代農業領域的緣故，各節點之間關系較為緊密，僅系統（system）節點為核心的子網絡與其他節點的聯系相對較少，各節點未形成明顯的子網絡。

3.3? ? 核心熱點及其主題分析

雖然整個領域的熱點聯系整體較緊密，但是不同熱點之間的聯系緊密程度卻不一。結合表1和圖2，根據熱點詞的分布情況，選取部分頻次較高、邊關系較多的研究熱點為核心熱點詞，利用Word2Vec工具，計算核心熱點與其他所有熱點的余弦相似度（cosθ），對與之相關的研究主題進行了分析。Word2Vec模型參數如下：最小丟棄詞頻min_count=3，學習速率alpha=0.05，高頻詞匯隨機采樣配置閾值sample=0.0015，訓練算法sg=0（C-Bow算法），迭代次數iter=30。選取余弦相似度最高的10個詞，部分結果如表2所示。

由表2可知，不同核心熱點詞形成的研究主題，其研究內容是有所區分的。例如在栽培（cultivation）為核心的主題中，主要關注新技術、新品種和新裝備等的采用（introduction）、示范（demonstration）以及生產效率（efficient）的提高。以水稻（rice）為核心的研究主題則主要關注雜交水稻尤其是超級雜交稻（super hybrid rice）以及作物抗性（resistance）和適應性（adaptability）。以育種（breeding）為核心的主題中，則可以看出研究者主要采用聯合（combination）育種、分子（molecular）育種、雜交（hybrid）育種等育種方法，育種方向主要在提升（promotion）品種的適應性（adaptability）、產量（yield）和抗性（resistance）等。而以系統（system）為核心的研究主題，則明顯與信息（information）、服務（service）、智能（intelligent）、云（cloud）、在線（online）等熱點詞關系緊密，這表明借助新一代信息技術發展現代農業，已成為農業信息化的必然趨勢。

4? ? 結論與建議

本文基于湖南省科技報告數據，采用文獻計量、復雜網絡和模型分析等情報學手段和方法，分析了湖南省現代農業領域的研發現狀。結果表明，湖南省現代農業領域研發側重在種植業、現代種業和農技推廣應用等方向;農業產業化、農業信息化等正成為研究的新熱點;各研究熱點間聯系較多，也較緊密，除信息農業外，未有形成較獨立的研究子網絡。不同主要研究熱點所屬的研究主題不同，研究的內容也有所區分。

根據研究結果，本文對湖南省現代農業領域研發提出如下建議：（1）立足省情，扎實做好種植業研發投入和農技推廣。結合湖南省以種植業為主的農業結構和科技水平較低的現狀，做好作物新品種、先進農業裝備和生產新技術的推廣示范工作，促進農業科技成果轉移轉化，提高農業科技進步貢獻率。（2）大力發展現代種業。依托《湖南省“十三五”科技創新規劃》強有力的政策支撐和袁隆平院士、官春云院士等育種團隊的雄厚科研實力，發揮優勢，培育高產、高效和優質的作物和畜禽水產新品種，做大做強湖南現代種業。（3）重視農業產業化、農業信息化和生態農業等新興熱點的發展。要注重產學研結合，科技成果必須服務于產業，才能產生直接的經濟效益。注重農業生產的產業化、標準化，并積極融合互聯網+和物聯網等新一代的信息技術，以提高生產效率。同時還要將生態環保的綠色發展理念植入到現代農業的研發工作中，使新的農業科研成果對資源節約型社會、環境友好型社會的建設起到積極的推動作用。

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