基于合著論文的中國高水平國際合作發展趨勢研究
——以人工智能領域為例

徐家天澤，程如煙，姜桂興

(中國科學技術信息研究所,北京 100038)

0 引言

科學計量學家Katz和Martin提出科研合作是研究者為生產新的科學知識而在一起工作[1]。這種由多人共同完成一項科研任務的方式，可以加強自主創新能力，提高科研產出質量與數量，促進前沿科學發現。在全球新科技革命和產業變革交匯的大背景下，科學研究的深度、廣度都在高速提升，科研合作已經成為科學研究的主要方式。

近年來人工智能發展迅速，處于國家戰略高度。中國明確提出 “十四五”時期要瞄準人工智能等前沿領域[2]，擴大科研自主權，但這不等于 “閉關科研”，中國一直秉持開放包容的態度，積極推動科技合作，科技全球化使得國際合作成為當今科研合作的必然趨勢。人工智能作為由多個學科融合發展的交叉學科，科研合作對于促進其發展尤為重要。那么，近年來中國人工智能領域高水平國際科研合作呈現怎樣的發展趨勢與特征？針對這一問題，本文基于人工智能領域1980—2019年Web of Science合著論文，探究該領域高水平科研合作發展趨勢，為中國未來科研合作相關研究提供參考。

1 國內外研究現狀

科學計量學和情報科學的創始人之一Price[3]于1963年在 《小科學，大科學》中首次利用文獻計量學對科研合作進行研究，通過1910—1963年 《化學文摘》的文章證明科研合作關系正在逐步增多。1978年美國學者Beaver等[4]通過文獻計量學論證通過合著論文研究科研合作的合理性。Newman[5]從復雜網絡角度對4個學科領域合著網絡的小世界特性進行實證分析，研究不同主題與時間對合作模式產生的影響[6]。郝治翰等[7]以Science期刊論文為樣本通過相關性分析和OLS回歸分析發現學者在科研網絡的中心性與學術影響力成正向關系。張奔[8]發現校企合作對高校科研績效呈現倒U形作用，科研人員技術能力具有中介作用。徐晨飛等[9]以數字人文領域論文合著為例，認為中國該領域跨學科性不強，國際化合作不足。王璇等[10]通過中國ESI高被引論文，發現中國國際合作與科技政策導向相關，人工智能是近年合作熱點。王日芬等[11]以2009—2018年的人工智能論文為樣本，認為中美在國際合作中占據重要地位，互為緊密合作對象。

已有科研合作的相關研究主要集中于傳統學科領域，對人工智能合作的研究較少，且多聚焦于單一角度，缺少綜合分析。本文利用人工智能領域合著論文發現科研合作關系。從時間角度對中國人工智能高水平國際科研合作情況及主導性進行研究，判斷中國人工智能領域國際科研合作發展趨勢及主要特征，為中國未來科研合作發展方向提供參考。

2 數據與研究方法

作為科研產出的主要形式，期刊論文在一定程度上反映科研合作交流情況與趨勢。本文以人工智能領域1980—2019年Web of Science合著論文為樣本，采用文獻計量與社會網絡分析方法，構建中國作者國際合著網絡，分析中國近年人工智能領域科研合作發展趨勢。

2.1 研究因素選取

通過文獻調研，本文選取相關因素特征，對中國人工智能領域國際合作進行研究。

(1)國際合作。國際科研合作指合著論文的作者至少來自兩個國家 (其中一個是中國)，反映中國在國際科技合作的活躍程度與合作范圍。本文統計中國在人工智能領域的主要合作國家范圍、合作頻次、合作國家屬性的構成變化，研究中國國際合作發展趨勢，探索國際合作廣度與深度。

(2)合作主導性。作者的署名順序一定程度上能夠反映作者在研究中的主導程度，本文通過統計在中國參與的國際合作中第一作者及通訊作者來自中國的比例 (即主導率)，對中國參與的國際合作中的主導性進行研究。

2.2 數據選取與處理

中國計算機學會是中國計算機及相關領域的學術團體，負責舉辦中國計算機大會、計算機軟件能力認證等全國性活動[12]。本文通過中國計算機學會發布的2020年人工智能領域國際推薦學術期刊目錄，選取人工智能領域TOP10學術期刊，摘錄1980—2019年間論文信息，檢索時間為2020年9月22日，具體期刊見表1。對獲取的論文數據進行手工清洗，保留至少有一位作者單位屬于中國的合著論文數據，共8527篇論文。

表1 人工智能領域樣本期刊

由于科研合作并非一蹴而就，論文發表存在周期性，結合實際數據情況，1980—1999年樣本數量較少，因此將數據分為1980—1999年、2000—2004年、2005—2009年、2010—2014年、2015—2019年，共5個階段。對合著論文作者所屬國家逐一識別，通過統計分析對中國人工智能國際合作情況進行研究。

3 結果分析

本文對以上5個階段的合著論文進行分析研究。綜合考慮樣本期刊的發文難度與發文周期，本次研究設定合作次數大于1次的閾值進行結果分析。結合中國人工智能發展歷程，挖掘中國國際合作格局廣度與深度的變化、探討中國國際合作中主導性的變化趨勢。

3.1 國際合作對象范圍擴大，合作頻次穩步提升，形成與發達國家合作為主、發展中國家合作為輔的局面

國際合作一直是中國人工智能合作的重要組成部分，占據合作總數1/3左右。中國合作對象國范圍不斷擴大，合作頻次穩步提升，屬性構成日趨復雜。近10年，中國對科技發達國家的科技合作依賴度降低，形成與發達國家合作為主、發展中國家合作為輔的合作格局。

新加坡、加拿大在樣本中較早與中國穩定開展科研合作，后期也是中國相對穩定的合作對象國，1980—1999年中國分別只與新加坡、加拿大合作2次。進入21世紀，美國作為科技強國，一直是中國最緊密的合作伙伴，4個階段分別與美國學者合作10次，28次、55次和1295次，合作次數與人員數量均遙遙領先。此外，中國與英國、澳大利亞、加拿大、新加坡合作較為頻繁，合作頻次均穩步上漲。澳大利亞和英國除2005—2009年以外一直是中國合作第二、第三頻繁的國家，二者合作次數差距較小。

中國與發達國家合作范圍屢屢擴大，合作頻次提升顯著。1980—1999年中國與新加坡、加拿大2個發達國家合作4次；2000—2004年中國與美國等7個發達國家合作32次；2005—2009年擴展至日本、法國等8個發達國家合作88次；2010—2014年進一步與韓國、芬蘭等9個發達國家合作143次；2015—2019年達到與意大利、瑞士等21個發達國家的2147次合作。

隨著自身科研實力的提升，中國與發展中國家的合作也逐漸提上日程。2010—2014年首次出現與沙特阿拉伯、卡塔爾2個發展中國家的6次合作，這兩個國家盡管屬于發展中國家，但經濟實力雄厚，主要依靠與其他國家科研合作提升本國科研實力。2015—2019年中國繼續擴大合作范圍，與印度、馬來西亞等16個發展中國家合作123次。中國國際合作范圍變化情況如圖1～圖5所示，圖6是合作對象國構成情況。近10年中國國際合作取得了突破性進展，合作對象國由前30年的全部是發達國家轉變為近10年以發達國家為主、發展中國家為輔。由于地緣優勢及一帶一路政策的實施，75%的合作發展中國家來自一帶一路沿線的亞洲國家和中東歐國家。

當今是開放的世界，開放使人進步，封閉使人落后。中國一直秉持開放包容的態度，積極主動地尋求機遇、把握機遇、創造機遇，努力與國際上先進的科技水平接軌。在科技水平欠佳時期積極與科技發達國家合作，開闊國際視野，了解國際前沿技術水平，提升自身科技實力。

從近40年的合作格局可以看出，中國一直與上述科技發達國家保持著良好而頻繁的合作關系，有利于中國在人工智能尖端領域的發展，是中國重要的國際戰略合作伙伴。建立在平等基礎上的合作才會是持久互利的合作，因此中國在自身科技實力發展的基礎上，擴寬合作對象，與以一帶一路為主的關系密切的發展中國家進行友好的科研交流。以平等包容的態度，提升合作效率，讓國際合作多方面 “落葉生根”，彰顯出中國的科技實力和 “大國風范”。

3.2 中國國際合作主導性顯著增強，合作主導格局與美國產生較大差異

伴隨科學的發展、學科的融合，中國人工智能論文合作廣度不斷增加，多國合著的現象極為常見。但是在多人署名的論文中，不同作者參與貢獻的程度并不一致，因此，在合作撰寫論文時會將合作者劃分為主導作者和從屬作者[13]。從目前國際科技合著論文的普遍現象看，第一作者和通信作者通常是科研活動中把握主要研究方向、起主導作用的人員，發揮著重要作用。因此，本文將第一作者和通信作者均確定為主導作者，二者各占0.5的權重。通過第一作者和通信作者的地址字段判斷作者所屬國家，該國即為論文的主導國，在這項科學研究合作中承擔主導角色，占據主導地位。本研究采用袁軍鵬對主導率的定義，即 (某國)主導率=該國主導國際合著論文數/該國國際合著論文總數。

圖1 1980—1999年中國人工智能國際合作情況

圖2 2000—2004年中國人工智能國際合作情況

圖3 2005—2009年中國人工智能國際合作情況

圖4 2010—2014年中國人工智能國際合作情況

圖5 2015—2019年中國人工智能國際合作情況

圖6 2000—2019年中國人工智能領域國際合作國家發展屬性構成

1980—2019年中國國際合作論文主導率穩步提升。1980—1999年中國主導率為40%，新加坡、加拿大共同占據60%的主導合作。2000—2004年中國主導率提升至57.58%，首次在國際合作主導中超過一半比重。此時開始出現美國、英國、澳大利亞、西班牙等國主導的國際合作，但是合作尚不存在明顯傾向性。2005—2009年中國主導率達到63.41%；2010—2014年中國主導率漲至77.1%；2015—2019年中國主導率進一步增長達到89.24%，該階段中國作者參與的國際合著論文中近90%由中國作者主導，美國、新加坡再次成為合作國中主導性前兩名國家，但主導率差距懸殊。中國人工智能高水平科研合作主導率具體情況如圖7所示。

圖7 中國人工智能高水平科研合作主導率變化

通過國際合作主導性發現，中國在國際論文合著中主導地位提升明顯，由起步的40%增長至89.24%，達成國際論文合作數量與主導國際論文合作數量的雙向大幅增長。單從論文主導率分析可以發現，中國不僅科研合作能力增加，在國際科技事務合作的話語權與方向把控能力也日漸提高，與科技論文產出總數增長迅速的現象基本保持一致，這與中國近年自身科研實力增強存在一定的聯系。

中國主要的5個合作國中，新加坡作為唯一的亞洲國家，較早與中國開始合作，并且一直保持著與中國穩定而密切的合作，合作由中新雙方平分秋色演變為主要由中國主導。進入21世紀后，美國后來居上，作為中國最密切的合作伙伴，在中國合作主導程度逐漸增強的前提下，依舊是中國參與的國際合著論文中主導能力較強的國家。美國作為世界科技巨頭，掌握多領域的尖端技術，自然具備相當一定程度的主導能力。英國、澳大利亞與中國的國際合作更多地屬于參與者的角色，盡管是中國合作第二、第三頻繁的國家，不過國家主導性并不強，合作以中國主導為主。雖然加拿大和新加坡同屬于較早與中國最早開始國際合作的國家，但與新加坡不同，加拿大與中國的國際合作主導性持續走低，主導率穩定下降，與中加兩國合著論文數量趨勢一致，現在在5個主要合作國家中處于弱勢地位。自2010年起，中國參與的國際合作中開始出現除中國外的其他發展中國家主導的現象，分布于印度等受國際關注的發展中國家，但是總體占比極少，僅為0.8%。

美國作為世界頂尖科技強國，在世界科技發展中發揮著重要作用。作為中國合作最密切、合作主導率較高的國家，對美國2010—2019年參與的高水平國際合著論文同樣進行主導率分析。結果發現，中美兩國是美國國際合作的主要主導國家，二者差距不大，美國兩階段的主導率分別是43.24%和30.02%，而中國的主導率由2010—2014年的35.55%提升至2015—2019年的40.71%，已超過美國成為美國人工智能國際合作中主導率最高的國家。澳大利亞和英國也與美國合作較密切。此外，韓國是美國的主要合作伙伴，分別占據3.33%和1.73%的主導率，與中國產生較大差異。

由此可見，中美雙方在近10年一直是彼此合作最為緊密的國際對象，但是其國際合作主導情況各有不同：中國人工智能國際合作在逐漸凸顯中國主導地位，主導率連年大幅度攀升，其余各國主導率較低；美國人工智能國際合作則以中美平分秋色主導為主，其他國家為輔。在近年的中美合作中，中國的主導比例大大提升，而美國與其他國家的合作則以美國主導為主，由此產生了上述中美兩國不同的國際合作主導格局。

4 小結

本研究顯示在中國人工智能發展過程中，國際合作也在不斷深化發展。中國一直注重國際合作，不斷拓展國際合作的深度與廣度，從與個別國家的單極化合作轉變為全球多極化合作，從與全科技發達國家合作擴展至與發展中國家互惠合作，現已形成以與科技發達國家合作為主、與發展中國家合作為輔的合作局面，體現出中國人工智能在全球范圍內科技實力的提升，美國、新加坡、英國、加拿大、澳大利亞是中國合作最為頻繁的5個國家。

中國國際合作主導性連年大幅攀升，現已初步達成國際論文合作數量與國際論文主導數量的雙向大幅提高。在近10年同期的美國人工智能國際合作中，中美是美國國際合作的主要主導國家，并且中國已經實現了主導論文數量的反超，整體上中美合作及中國其他國際合作中以中國主導為主，美國其他國際合作中以美國主導為主。由此可見，中美兩國在自身科研實力增長的前提下，均比較重視國際科技事務合作的話語權與方向權。

本文依舊存在不足之處：樣本僅聚焦于中國人工智能高水平國際科研合作，以合著論文研究科研合作情況，對隱性的科研合作難以識別和判斷。針對不足之處，未來將進一步思考與改善。