基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)演化理論的科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建仿真研究

李艾丹

摘要：在科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建與發(fā)展中，團(tuán)隊(duì)成員的合作精神以及人員學(xué)科、年齡、經(jīng)驗(yàn)、科研水平的結(jié)構(gòu)配置合理，對(duì)創(chuàng)新思維的產(chǎn)生和解決問題能力的提高非常重要。本文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，通過(guò)演化無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型與仿真分析，研究科研創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過(guò)程，并通過(guò)偏好連接模型與仿真分析，研究科研創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)對(duì)新加入科研人員主體的偏好吸引條件，為科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建與發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò);演化;偏好;仿真

中圖分類號(hào)：G311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）25-0270-03

Abstract： Setting up and developing of a scientific research team， the spirit of cooperation and the rational configuration of personnel discipline， age， experience and research level are very important， and it is very important for the generation of innovative thinking and the ability to solve problems. Based on the complex network theory， this paper studies the evolution process of the research innovation network through evolutionary scale-free network model and simulation analysis. Through the preference connection model and simulation analysis， the research innovation network attracts the preference conditions of the newly joined researchers， providing a reference for setting up and developing scientific research teams.

Key words： Research Team Setting Up; Complex Network; Evolutionary; Preference; Simulation

1 引言

創(chuàng)新能力是評(píng)價(jià)科研機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵要素，許多科研機(jī)構(gòu)通過(guò)增強(qiáng)科研團(tuán)隊(duì)的構(gòu)建提升創(chuàng)新能力[1]?？蒲袌F(tuán)隊(duì)是科研活動(dòng)的基本單位[2]，是進(jìn)行學(xué)術(shù)創(chuàng)新研究的主要推動(dòng)者[3]?？蒲袌F(tuán)隊(duì)一般由2個(gè)或以上科研人員組成[4]，以團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)人為核心，以科學(xué)技術(shù)研究與開發(fā)為內(nèi)容，由優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、愿意為共同的研究目標(biāo)和工作方法而相互協(xié)作配合承擔(dān)責(zé)任的科研人員組成的群體[5]。群體的行為是個(gè)體行為的加總，但并不是線性加法，個(gè)體之間存在嵌套關(guān)系。

近年來(lái)，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)得到不同領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注，成為一個(gè)跨學(xué)科的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)實(shí)世界中很多系統(tǒng)都可以用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述，這些復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)度較小、聚類系數(shù)較大、節(jié)點(diǎn)度分度服從冪律分布等特性，可以看作由節(jié)點(diǎn)和連接節(jié)點(diǎn)的邊組成的集合，通常用節(jié)點(diǎn)來(lái)表示系統(tǒng)中的個(gè)體，用邊表示個(gè)體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)反映了社會(huì)成員之間的關(guān)系。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的“點(diǎn)”代表網(wǎng)絡(luò)中的社會(huì)成員，“邊”代表社會(huì)成員之間的聯(lián)系和關(guān)系，社會(huì)網(wǎng)絡(luò)反映了社會(huì)人際關(guān)系，包括朋友關(guān)系、上下級(jí)關(guān)系、科研合作關(guān)系等。劉璇等（2011）基于文獻(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)，利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法進(jìn)行了科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)研究，對(duì)影響科研團(tuán)隊(duì)績(jī)效的因素做了假設(shè)檢驗(yàn)，給出了提高績(jī)效的建議：促進(jìn)科研合作發(fā)揮團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì);引導(dǎo)拓展合作方向與合作模式;培育和充分發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)成員的核心作用[6]。曾明彬等（2017）對(duì)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)在科研團(tuán)隊(duì)知識(shí)創(chuàng)新中的研究方向進(jìn)行了梳理，指出學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)主要集中在社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、科研團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新績(jī)效、社會(huì)資本對(duì)知識(shí)創(chuàng)新的影響等方面[7]。目前，通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的巨分支現(xiàn)象解釋科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建中偏好吸引影響團(tuán)隊(duì)成員的組成比例和科研創(chuàng)新思維拓展的研究較為少見。在科研團(tuán)隊(duì)組成中，團(tuán)隊(duì)成員的合作精神以及人員學(xué)科、年齡、經(jīng)驗(yàn)、科研水平結(jié)構(gòu)配置合理對(duì)創(chuàng)新思維的形成和解決問題能力的提高非常重要。在創(chuàng)新活動(dòng)過(guò)程中，針對(duì)具體問題提出解決方案通常是困難的，問題的復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性甚至?xí)斐呻y以定位和歸納，需要不同領(lǐng)域、不同經(jīng)驗(yàn)的科研團(tuán)隊(duì)成員集思廣益，通過(guò)研究討論開拓思維，經(jīng)過(guò)話題集中和聚類，形成主要矛盾問題并找出解決問題的方法和驗(yàn)證方法的可行性與有效性。

本文嘗試通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)演化中的巨分支現(xiàn)象解釋上述創(chuàng)新活動(dòng)過(guò)程，并應(yīng)用Netlogo多主體仿真工具驗(yàn)證科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建與發(fā)展中成員組合的合理配置和效率問題，為提高和拓展團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新思路提供思考。

3 科研創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建

本文構(gòu)建的科研創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模型中，包括一個(gè)基于Roger Guimera等[8]形容的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬空間，具有開放BA功能。在這個(gè)虛擬空間中，科研人員可以組建科研團(tuán)隊(duì)或者加入其他科研團(tuán)隊(duì)開展科研創(chuàng)新活動(dòng)?？蒲袆?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的創(chuàng)新活動(dòng)，表現(xiàn)為帶有不同目的參加者，為達(dá)成某項(xiàng)短期目標(biāo)（例如完成科技項(xiàng)目、撰寫科技論文、申請(qǐng)專利等）而組成的多主體創(chuàng)新合作團(tuán)隊(duì)的博弈活動(dòng)，團(tuán)隊(duì)成員可以是沒有科研團(tuán)隊(duì)組建經(jīng)驗(yàn)的科研人員（稱為無(wú)經(jīng)驗(yàn)者），也可以是有在科研團(tuán)隊(duì)中進(jìn)行科研活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的科研人員（稱為有經(jīng)驗(yàn)者）。

設(shè)想科研人員在設(shè)計(jì)科研創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)功能、組建科研團(tuán)隊(duì)時(shí)，會(huì)在該網(wǎng)絡(luò)中發(fā)布其感興趣的創(chuàng)新研究話題或針對(duì)性地尋求待解科研問題解決方案，吸引網(wǎng)絡(luò)中有共同興趣和需求的科研人員加入團(tuán)隊(duì)，在達(dá)到預(yù)設(shè)的某個(gè)團(tuán)隊(duì)成員數(shù)量后，進(jìn)行創(chuàng)新思維交流和問題探討。

對(duì)科研創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建過(guò)程進(jìn)行仿真，目的是研究網(wǎng)絡(luò)模型環(huán)境的運(yùn)行規(guī)律。模擬主體在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中從加入、發(fā)展到消亡的演化運(yùn)行情形，分析各主體在運(yùn)行過(guò)程中的變化，觀察網(wǎng)絡(luò)演化結(jié)果是否符合預(yù)先設(shè)定的假設(shè)條件。在本仿真模型中，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)科研人員主體，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接（科研人員主體之間的交流）構(gòu)成了科研創(chuàng)新的次級(jí)網(wǎng)絡(luò)（科研團(tuán)隊(duì)）。假設(shè)科研團(tuán)隊(duì)中有經(jīng)驗(yàn)者和無(wú)經(jīng)驗(yàn)者的比例達(dá)到某種程度時(shí)，節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系會(huì)出現(xiàn)偏好吸引現(xiàn)象，分散的節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系發(fā)生劇烈變化，出現(xiàn)少數(shù)幾乎與所有節(jié)點(diǎn)均有連接的巨型節(jié)點(diǎn)情況，即出現(xiàn)我們假設(shè)的分散的創(chuàng)新話題和問題探討最后集中并聚類現(xiàn)象，并通過(guò)該現(xiàn)象構(gòu)成與之對(duì)應(yīng)的科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員中（有經(jīng)驗(yàn)者和無(wú)經(jīng)驗(yàn)者）的比例的情況。

仿真在NetLogo多主體仿真環(huán)境下進(jìn)行，NetLogo是美國(guó)西北大學(xué)Uri Wilensky教授于1999年開發(fā)的一個(gè)多主體建模仿真集成環(huán)境，適合對(duì)隨時(shí)間演化的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，本文采用的是V5.2.0版本。

初始條件中m數(shù)值取5到8的不同值，仿真模型演化趨勢(shì)沒有顯著變化。通過(guò)仿真結(jié)果可以看出，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)累計(jì)連接最多情況發(fā)生在無(wú)經(jīng)驗(yàn)者和無(wú)經(jīng)驗(yàn)者之間，其次是無(wú)經(jīng)驗(yàn)者和有經(jīng)驗(yàn)者之間。無(wú)經(jīng)驗(yàn)者在進(jìn)入科研創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中組建和尋找科研團(tuán)隊(duì)并與之發(fā)生聯(lián)系的過(guò)程是各節(jié)點(diǎn)間形成偏好連接的發(fā)展過(guò)程，每個(gè)科研人員主體在組成科研團(tuán)隊(duì)時(shí)自行組建團(tuán)隊(duì)和加入已經(jīng)存在的團(tuán)隊(duì)情況較多，其中已經(jīng)存在的團(tuán)隊(duì)中一定存在有經(jīng)驗(yàn)者，這些節(jié)點(diǎn)的交互頻繁符合基于BA模型的合作網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況。當(dāng)加入科研團(tuán)隊(duì)中有經(jīng)驗(yàn)者的概率達(dá)到或超過(guò)0.35時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中會(huì)形成巨分支現(xiàn)象。即網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)連接主體間分散的創(chuàng)新話題和問題探討最后發(fā)生集中并聚類，基于話題形成團(tuán)隊(duì)成員集中的情況，這種情況有利于團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新思維的拓展和解決問題能力的提高。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)模型與仿真分析，研究了科研創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過(guò)程和科研創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)對(duì)新加入科研人員主體的偏好吸引條件。仿真結(jié)果反映出演化網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)累計(jì)連接最多情況發(fā)生在無(wú)經(jīng)驗(yàn)者和無(wú)經(jīng)驗(yàn)者之間，其次是無(wú)經(jīng)驗(yàn)者和有經(jīng)驗(yàn)者之間。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有經(jīng)驗(yàn)者數(shù)量達(dá)到一定比例時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生對(duì)新加入成員主體的創(chuàng)新思維影響力，并形成偏好吸引。即存在分散的創(chuàng)新話題和問題探討最后被引導(dǎo)、集中并聚類的情況，驗(yàn)證了本模型的仿真假設(shè)的成立。

在實(shí)際科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建活動(dòng)中，不同學(xué)科、不同專業(yè)背景、不同年齡、不同經(jīng)驗(yàn)、不同科研水平的團(tuán)隊(duì)成員在思維交流和問題探討中，通過(guò)不同觀點(diǎn)的匯集和碰撞，有利于產(chǎn)生新穎的創(chuàng)新思路，發(fā)現(xiàn)解決問題的方法。有團(tuán)隊(duì)合作經(jīng)驗(yàn)者在團(tuán)隊(duì)開展科研合作互動(dòng)的過(guò)程中，可以更好地起到借鑒、引領(lǐng)和推動(dòng)作用;無(wú)經(jīng)驗(yàn)者雖然缺乏科研合作經(jīng)驗(yàn)，但卻未受過(guò)各種合作間出現(xiàn)問題的困擾，思維的桎梏反而較少，往往可以產(chǎn)生新奇的觀點(diǎn)和想法。有經(jīng)驗(yàn)者與無(wú)經(jīng)驗(yàn)者之間的互動(dòng)過(guò)程是知識(shí)傳播、擴(kuò)散和共享的過(guò)程，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)簇的大小反映出科研團(tuán)隊(duì)成員的集中度以及知識(shí)擴(kuò)散的程度和頻度。科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建中，不同成員的合理比例對(duì)創(chuàng)新活動(dòng)的效率具有相關(guān)性。在后續(xù)研究工作中，還可以進(jìn)一步考慮對(duì)不同科技創(chuàng)新話題聚類產(chǎn)生不同集中度的巨分支現(xiàn)象進(jìn)行分析，并選取典型節(jié)點(diǎn)開展案例實(shí)證研究。

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