劉婷婷
(上海理工大學(xué) 管理學(xué)院復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)研究中心,上海 200093)
我們生活在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時期,經(jīng)濟(jì)增速在國際上領(lǐng)先,制造業(yè)、新產(chǎn)業(yè)、對外貿(mào)易等領(lǐng)域也呈現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展的態(tài)勢。在經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)中,供應(yīng)鏈的穩(wěn)定順暢,對推動經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著重要的意義。供應(yīng)鏈的作用已不單單停留在物流層面,它的穩(wěn)定發(fā)展對企業(yè)、對經(jīng)濟(jì),乃至國家的發(fā)展至關(guān)重要。供應(yīng)鏈作為企業(yè)的第三利潤源,關(guān)乎著生產(chǎn)到銷售的整個過程,學(xué)者對其的研究不斷深化與豐富,由此形成的科研合作網(wǎng)絡(luò)能夠幫助我們知曉該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。利用實證數(shù)據(jù)構(gòu)建科研合作網(wǎng)絡(luò),探析新老成員是否形成社團(tuán),新成員加入社團(tuán)的行為演化遵循什么樣的機制,這些問題的揭示會促進(jìn)我們對供應(yīng)鏈領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究的認(rèn)知,從而發(fā)現(xiàn)在該領(lǐng)域研究中的學(xué)者研究行為機制。
目前已有大量的研究探討了靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)下的社團(tuán)識別工作,比如GN算法、模塊度優(yōu)化算法、隨機游走算法、譜聚類算法等,這些算法在識別社團(tuán)方面都各有優(yōu)勢。然而對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的社團(tuán)演化還不充分,但往往現(xiàn)實中的網(wǎng)絡(luò)都是在變化著的,隨著節(jié)點和邊的反復(fù)無常,下一秒的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)可能完全不同于上一秒。在這種背景下,探究動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的社團(tuán)演化顯得更加符合實際和重要。在動態(tài)社團(tuán)演化中,主要分為網(wǎng)絡(luò)級演化與節(jié)點級演化。
(1)網(wǎng)絡(luò)級演化
社團(tuán)網(wǎng)絡(luò)級演化是以一個整體性“事件”定義社區(qū)中的變化行為。Dakiche等人給出了較為全面的解釋,他們將整個社區(qū)演化的事件分為出生、消失、增長、收縮、合并、拆分和重現(xiàn)這幾個過程。具體過程如圖1所示:
圖1 社團(tuán)出生、消失、增長、收縮、合并、拆分演化示例圖
社團(tuán)網(wǎng)絡(luò)級演化主要可分為(a)、(b)、(c)三組圖。(a)圖中當(dāng)T=2時,在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上出現(xiàn)了一個新社團(tuán),即為社團(tuán)的出生,反之則為社團(tuán)的消失;(b)圖中T=1時,網(wǎng)絡(luò)中存在一個社團(tuán),T=2時,由于新加入了一個節(jié)點,該節(jié)點融入了原先的社團(tuán)當(dāng)中,成為了一個擁有更多節(jié)點的大社團(tuán),這種即為社團(tuán)的增長,反之有節(jié)點退出則為社團(tuán)的收縮;(c)圖中原先網(wǎng)絡(luò)有兩個社團(tuán),但到T=2時刻,兩個分離的社團(tuán)因為關(guān)系的變化合并成了一個新的社團(tuán),這就是社團(tuán)的合并,反之一個社團(tuán)變成多個社團(tuán)的演化就是社團(tuán)的拆分;最后,社團(tuán)的重現(xiàn)即為經(jīng)過一段時間的演化,在某一時刻又突然出現(xiàn)之前時刻的社團(tuán),即社團(tuán)的再現(xiàn),這種現(xiàn)象一般出現(xiàn)的較少。
相關(guān)學(xué)者就這樣的演化現(xiàn)象,進(jìn)行對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)的識別研究,如Asur等設(shè)計基于社區(qū)拆分、合并等“事件”的框架來描述交互網(wǎng)絡(luò)的演變,并結(jié)合節(jié)點的加入、消失等行為,在社區(qū)發(fā)現(xiàn)中取得較好結(jié)果,但存在條件嚴(yán)格的局限,后來Bródka等利用決策樹將“組”與“事件”匹配,有效解決了該問題。Gou等在社區(qū)合并與擴展的基礎(chǔ)上,設(shè)計了動態(tài)加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的演化社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法,但是在演化過程中需要手動設(shè)置閾值,后來學(xué)者利用模塊度優(yōu)化思想有效解決了該問題。
(2)節(jié)點級演化
社團(tuán)節(jié)點級演化顧名思義關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的變化對社團(tuán)的影響。主要涉及節(jié)點新增和減少(與網(wǎng)絡(luò)級演化的增長和收縮類似)、邊的新增和減少。在目前的研究中,多數(shù)學(xué)者將這些節(jié)點級行為演化融入到相關(guān)算法中,從而不斷更新社團(tuán),提高動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的社團(tuán)識別效率,如Cordeiro、Xin、蔣等。
以上社團(tuán)演化中的網(wǎng)絡(luò)級演化與節(jié)點級演化的研究中,盡管已考慮了社區(qū)合并、收縮等生長機制以及節(jié)點加入、離開等行為,但他們的落腳點在于將這些演化行為融入到算法中,從而大大提高社團(tuán)識別的效率,缺少對社區(qū)節(jié)點本身在社區(qū)的演化進(jìn)行深入研究。
因此,本文在這些研究的基礎(chǔ)上,將節(jié)點演化與網(wǎng)絡(luò)演化相結(jié)合,用新增節(jié)點的比例多寡來定義社團(tuán)的新與舊,并主要就新增節(jié)點的行為演化在新社團(tuán)中的存續(xù)關(guān)系,提出新指標(biāo)闡述新節(jié)點加入新社團(tuán)的趨勢,從而發(fā)現(xiàn)供應(yīng)鏈在學(xué)者合作網(wǎng)絡(luò)中的學(xué)者合作的潛在演化機制。
本文分別在知網(wǎng)CSSCI數(shù)據(jù)庫與Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫下載了4 727篇國內(nèi)供應(yīng)鏈主題核心文獻(xiàn)和8 854篇國外核心文獻(xiàn),并經(jīng)過數(shù)據(jù)的預(yù)處理將“作者”字段進(jìn)行提取,得到國內(nèi)作者5 981名,國外作者17 848名。然而,研究認(rèn)為某一領(lǐng)域的半數(shù)文章大都由一些固定的高產(chǎn)學(xué)者所提供,四分之一的文章只由那些僅發(fā)表過一兩篇文章的學(xué)者所撰寫,因此研究高產(chǎn)作者的合著網(wǎng)絡(luò)有助于我們更好、更快地把握當(dāng)前供應(yīng)鏈領(lǐng)域的研究熱點與合作情況。目前,識別高產(chǎn)作者的方法有很多,主要運用高頻詞閾值選取方法,在此之上,除了經(jīng)典的頻次選取法、前N位選取法、中心度選取法等自定義選取法外,為了更客觀地展現(xiàn)所選高產(chǎn)學(xué)者,本文選用應(yīng)用廣泛的普萊斯定律公式法來進(jìn)行對高產(chǎn)作者的選取工作。該公式是由美國學(xué)者喬治·普萊斯發(fā)現(xiàn),他認(rèn)為,高產(chǎn)作者人數(shù)約是作者總數(shù)的平方根函數(shù),該方法最初用來確定高被引文獻(xiàn),由于該方法的簡單易懂且比自定義選取方法更有科學(xué)的優(yōu)勢,此后越來越被廣大學(xué)者所接受,且運用到各個領(lǐng)域的研究中。普萊斯公式表示為:
其中:Q即為發(fā)文量最多的學(xué)者的發(fā)文篇數(shù),η即為本文選取高產(chǎn)作者的閾值,定義發(fā)文數(shù)量超過η的學(xué)者為高產(chǎn)作者。
接下來,我們以國內(nèi)供應(yīng)鏈文獻(xiàn)為例進(jìn)行展開,國外研究步驟與國內(nèi)一致。首先,對國內(nèi)5 981位學(xué)者的發(fā)文量進(jìn)行統(tǒng)計,表1展示了排在前5的學(xué)者。
從表1中可知,Q=49,經(jīng)計算η=5.243篇,取整η=6篇,因此選取發(fā)文量大于等于6篇的學(xué)者作為高產(chǎn)作者進(jìn)行進(jìn)一步的合作網(wǎng)絡(luò)分析。5 981名學(xué)者中發(fā)文6篇以上的有292位。
表1 國內(nèi)發(fā)文量Top5的學(xué)者排名
同樣,國外文獻(xiàn)中,Q=60,得出η=5.802篇,因此也選擇發(fā)文量大于等于6篇的學(xué)者作為高產(chǎn)學(xué)者進(jìn)行研究。經(jīng)篩選,國外文獻(xiàn)中高產(chǎn)學(xué)者有126位。
為了更方便和準(zhǔn)確地研究所提問題,除了運用網(wǎng)絡(luò)分析軟件構(gòu)建知識圖譜,還手動整理相關(guān)數(shù)據(jù)并用Python等程序刻畫網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程如下:
Step1:提取出每年包含292位國內(nèi)高產(chǎn)學(xué)者和126位國外高產(chǎn)學(xué)者的所有合作關(guān)系(刪除只有一個作者的記錄,合作中只要出現(xiàn)高產(chǎn)作者即為一條合作記錄);
Step2:對提取出的所有學(xué)者進(jìn)行編號,并對應(yīng)形成每年的合作關(guān)系表(即網(wǎng)絡(luò)邊的關(guān)系表);
Step3:利用Python中Networkx包進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換。
由此,不同的編號代表不同的學(xué)者,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點代表學(xué)者,邊代表的就是兩兩學(xué)者之間的合作關(guān)系。需要指出的是,本文的網(wǎng)絡(luò)不考慮方向和權(quán)重,因此,本文構(gòu)建的是一個無向無權(quán)的網(wǎng)絡(luò)。
本文主要運用Louvain社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法進(jìn)行每個子網(wǎng)絡(luò)上的社區(qū)識別,這是一種基于模塊度優(yōu)化的快速貪心方法,由Blondel等人提出。該方法目的是將網(wǎng)絡(luò)劃分為密集連接的節(jié)點群,最終優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的模塊度。模塊度刻畫社區(qū)的緊密程度,定義如下:
Step1:將每個頂點當(dāng)作一個社區(qū),此時社區(qū)個數(shù)與頂點個數(shù)相同;
Step2:依次將每個頂點與之相鄰頂點合并在一起,計算它們的模塊度增益是否大于0,如果大于0,就將該節(jié)點放入該相鄰節(jié)點所在社區(qū),直到所有頂點所屬社區(qū)不再變化;
Step3:重建網(wǎng)絡(luò),將各個社區(qū)所有節(jié)點壓縮成為一個頂點,邊的權(quán)重即為原來節(jié)點間權(quán)重之和;
Step4:重復(fù)以上的做法,直到網(wǎng)絡(luò)模塊度不再發(fā)生改變。
需要指出的是,該算法中的模塊度增益是一種衡量迭代效果優(yōu)劣的數(shù)值指標(biāo),計算公式如下:
其中:k表示節(jié)點i在社區(qū)中的權(quán)重之和,∑表示社區(qū)中總的權(quán)重之和,k表示與節(jié)點i連接的權(quán)重之和。節(jié)點i所屬社區(qū)是在迭代過程中出現(xiàn)最大增益的社區(qū)中,前提是增益必須是正的;若迭代過程中,增益是負(fù)的,那節(jié)點位置仍屬于原來社區(qū)。當(dāng)對所有節(jié)點重復(fù)該步驟直到增益不發(fā)生改變,第一次迭代才結(jié)束。在這里,由于主要研究的是無向無權(quán)網(wǎng)絡(luò),因此每條邊的權(quán)重默認(rèn)為1。
為了明確t+1時刻的社團(tuán)是否是新社團(tuán),需要對任意兩兩社團(tuán)進(jìn)行相似度的計算。本節(jié)中運用集合相似度的概念來識別新社團(tuán),即:
根據(jù)圖2發(fā)現(xiàn),(a)圖國內(nèi)統(tǒng)計中,當(dāng)閾值等于0.3時,新社團(tuán)數(shù)量處于中等水平,能夠較好反映社團(tuán)的一個變化過程,而(b)圖國外的社團(tuán)統(tǒng)計中,閾值為0.2時的新社團(tuán)數(shù)量可較好居中反映社團(tuán)的變化,因此選取0.3作為國內(nèi)供應(yīng)鏈科研合作網(wǎng)絡(luò)的研究閾值,選取0.2作為國外合作網(wǎng)絡(luò)的閾值,即將t+1時刻兩兩社團(tuán)之間的相似度小于0.3或0.2的社團(tuán)標(biāo)記為新社團(tuán)。下文的演化過程即是在此基礎(chǔ)上的新社團(tuán)中進(jìn)行。
圖2 國內(nèi)(a)、國外(b)社團(tuán)相似度σ小于不同閾值下的新社團(tuán)生存數(shù)量
本文提出了一個指標(biāo)來刻畫新節(jié)點加入新社團(tuán)的行為演化,定義如下:
圖3 社團(tuán)成員動態(tài)演化簡圖
圖5 國內(nèi)新老成員(學(xué)者)數(shù)量與占比演化趨勢
零模型是與實際網(wǎng)絡(luò)具有某些相同性質(zhì)的隨機化網(wǎng)絡(luò),能夠為原始網(wǎng)絡(luò)提供參照,并發(fā)現(xiàn)實證結(jié)果的一些非平凡性質(zhì)。本文運用置亂算法構(gòu)建了基于隨機斷邊重連的零模型來驗證本文所研究的學(xué)者合作行為是否具有隨機性。主要構(gòu)建思想如圖4所示。
圖4 基于隨機斷邊重連的零模型構(gòu)建示意圖
模型構(gòu)建主要思想是:保持原網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量和度不變,將節(jié)點打亂,隨機斷開原網(wǎng)絡(luò)的兩條邊e,e,再隨機選擇不相連的兩個節(jié)點進(jìn)行重連,重復(fù)多次,得到置亂后的零模型網(wǎng)絡(luò)。為了充分體現(xiàn)所構(gòu)建零模型的隨機性,將斷邊重連次數(shù)設(shè)置為10E次(E為網(wǎng)絡(luò)邊數(shù)),并將實證結(jié)果的實驗過程循環(huán)100次取平均之后得到了零模型下該指標(biāo)的結(jié)果,因此本文的對比結(jié)果能夠較好地反映供應(yīng)鏈領(lǐng)域新學(xué)者形成社團(tuán)的行為是否具有隨機性這一特點。
首先統(tǒng)計國內(nèi)外合作網(wǎng)絡(luò)的新老學(xué)者數(shù)量演化趨勢,旨在從宏觀上把握供應(yīng)鏈領(lǐng)域的合作情況。
圖5和圖6的(a)圖主要從新老學(xué)者的數(shù)量特征出發(fā),(b)圖成員占比是指每一時刻的新(或老)學(xué)者數(shù)量與總學(xué)者數(shù)量的比例。從國內(nèi)數(shù)量趨勢中看到,總體上新學(xué)者數(shù)量是超過老學(xué)者數(shù)量的,具體來說,新成員數(shù)量從225增長到2016年的285,達(dá)到近11年的最高,之后便下降到230,隨后又有一個小幅度的上升,最后到2020年新學(xué)者達(dá)到221;而老學(xué)者數(shù)量從2010到2016也是在增加,同時達(dá)到最高的157,之后是下降趨勢,下降到2020年的117。此外,從圖5(b)發(fā)現(xiàn),新學(xué)者在其中占有較大比重,平均占比達(dá)到66.94%。與此同時,發(fā)現(xiàn)雖然新學(xué)者無論從數(shù)量還是占比都超過老學(xué)者,但他們之間的差距卻是在逐年縮小的,新學(xué)者占比從77.05%下降到65.38%,相反的老學(xué)者數(shù)量卻從22.95%增加到34.62%。與此同時,從圖6中觀察到國外的新老學(xué)者數(shù)量比例相差更大。新成員數(shù)量超過老學(xué)者,尤其是2016年之后差距進(jìn)一步拉大,且占比穩(wěn)定在70%上下,是老成員的3倍多。
圖6 國外新老成員(學(xué)者)數(shù)量與占比演化趨勢
通過以上的分析,無論是國內(nèi)還是國外,一方面,新學(xué)者的加入多于網(wǎng)絡(luò)中的老學(xué)者,平均占比接近老學(xué)者的2~3倍,這說明供應(yīng)鏈的研究還是吸引不少新學(xué)者進(jìn)行探討和挖掘,這是在不斷發(fā)展著的研究領(lǐng)域;另一方面,也看到國內(nèi)的新學(xué)者占比沒有國外的高,且國內(nèi)新學(xué)者與老學(xué)者的差距越來越小,而國外比較穩(wěn)定,說明供應(yīng)鏈的研究在國內(nèi)慢慢變得飽和,對新人的吸引力在減弱,新研究主題的開發(fā)不是那么容易,在學(xué)術(shù)研究中越來越多的老學(xué)者會對他們某一成熟或熟悉的研究領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。
社團(tuán)是社交網(wǎng)絡(luò)中重要的屬性,為了了解新成員是更愿意自己形成社團(tuán)還是與老成員形成社團(tuán),提出了新成員中加入新社團(tuán)的比例這一指標(biāo)來探究學(xué)者的合作行為特征。
根據(jù)圖7用ρ(t)、ρ(t)分別表示國內(nèi)、國外新社團(tuán)中新成員的比例。橫向來看,在國內(nèi),明顯看見新成員加入新社團(tuán)的比例比較穩(wěn)定,都在80%以上,在2016年加入新社團(tuán)的比重達(dá)到最高,占總?cè)藬?shù)的91.93%,之后開始波動下降如圖8(a)所示,這說明了在供應(yīng)鏈作者合作中,新人更愿意與新人形成研究團(tuán)體,但后期這種趨勢在下降,也預(yù)示著新人們也愿意多與經(jīng)驗豐富的老學(xué)者們進(jìn)行學(xué)術(shù)交流;在國外,新成員加入新社團(tuán)的趨勢是波動變化的,起伏較大,在2012年達(dá)到最低,占比只有60%,2013~2016年呈下降趨勢,之后持續(xù)上升,達(dá)到88.49%,與國內(nèi)后期呈相反態(tài)勢如圖8(b)所示,說明前期國外學(xué)者更傾向于與有研究經(jīng)驗的老學(xué)者合作,后期才接受新鮮思想,樂于與新學(xué)者進(jìn)行交流,但總體上國外在供應(yīng)鏈合作中,新學(xué)者之間還是傾向于自己形成研究社區(qū),這與國內(nèi)是相一致的。因此,從該指標(biāo)實驗結(jié)果來看,基本可以得出,在供應(yīng)鏈領(lǐng)域中的學(xué)術(shù)交流中,新學(xué)者傾向加入新社團(tuán),即新人之間會進(jìn)行更多的合作這一學(xué)術(shù)現(xiàn)象。
圖7 國內(nèi)外供應(yīng)鏈高產(chǎn)作者合作網(wǎng)絡(luò)中新成員加入新社團(tuán)趨勢對比
進(jìn)一步地,思考上述的行為特征是否存在隨機化因素,這對于更好地理解和預(yù)測學(xué)者合作行為有很重要的意義。因此,引入基于置亂算法的零模型作為隨機化網(wǎng)絡(luò)的參照,與實證結(jié)果進(jìn)行比較,以發(fā)現(xiàn)該種行為特征的隨機性。
將實證結(jié)果ρ(t)、ρ(t)與零模型結(jié)果ρ(t)進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)無論國內(nèi)還是國外,兩者的演化趨勢大相徑庭,圖8明顯看到ρ(t)趨勢幾乎是一條直線,穩(wěn)定在1左右,與實證結(jié)果差距很大,有力說明了在供應(yīng)鏈領(lǐng)域?qū)W術(shù)合作研究中,學(xué)者合作并不是隨機的,而是有目的的、有選擇的進(jìn)行交流合作,往往學(xué)者會選擇自己熟悉或在該領(lǐng)域做出杰出成果的人合作,該實驗結(jié)果也符合現(xiàn)實認(rèn)知。
圖8 國內(nèi)外供應(yīng)鏈新成員加入新社團(tuán)的實證結(jié)果與零模型下的對比
在合作網(wǎng)絡(luò)的社團(tuán)研究中,國外新成員增長速度和占比總體上高于國內(nèi),說明國外學(xué)者供應(yīng)鏈領(lǐng)域的研究更吸引新學(xué)者的加入;此外,國內(nèi)新成員占比與老成員占比的差距在縮小,而國外新成員占比呈現(xiàn)穩(wěn)定態(tài)勢,說明國內(nèi)新學(xué)者在供應(yīng)鏈方面的研究有減少的趨勢,國外則穩(wěn)定輸出;最后,在新成員加入新社團(tuán)的新指標(biāo)計算結(jié)果下,雖然新學(xué)者自身形成社團(tuán)的比例都比較大,但是國內(nèi)的趨勢比國外的趨勢更加穩(wěn)定,比重穩(wěn)定在80%上下,而且后期國內(nèi)的比例開始下降,國外則上升,這種現(xiàn)象表明國內(nèi)對供應(yīng)鏈的合作交流在新成員與新成員的合作交流這一主流趨勢下,也兼顧有研究經(jīng)驗的老學(xué)者,他們也樂意與老學(xué)者進(jìn)行進(jìn)一步的合作。
本文發(fā)現(xiàn)無論國內(nèi)外,都形成了對供應(yīng)鏈研究的學(xué)術(shù)圈子,都有該領(lǐng)域的一些核心帶頭人,且對該領(lǐng)域的研究不斷有新人加入,其比例逐漸上升,這些都說明供應(yīng)鏈領(lǐng)域的學(xué)術(shù)合作研究比較頻繁。由于在科研合作網(wǎng)絡(luò)中的社團(tuán)演化研究比較少,而考慮社團(tuán)成員集體行為的演化對理解網(wǎng)絡(luò)有著重要的意義。因此本文提出了社團(tuán)演化新指標(biāo),該指標(biāo)實驗結(jié)果說明國內(nèi)外的新成員更傾向于與新成員合作交流,且在與零模型的對比下,發(fā)現(xiàn)這種傾向并不是隨機的,而是有選擇性的,往往學(xué)者合作交流的對象是在該領(lǐng)域有所研究的人。與此同時,也看到國內(nèi)與國外研究的一些差異,即國內(nèi)的合作程度不如國外,新學(xué)者的數(shù)量與形成社團(tuán)的趨勢有下降,而國外則上升,表明國內(nèi)的新學(xué)者增長不如國外,且國內(nèi)后期新學(xué)者更愿意與老學(xué)者進(jìn)行進(jìn)一步合作。本文的研究結(jié)果,為更深一步了解供應(yīng)鏈領(lǐng)域的學(xué)者合作提供了一些新的視角和結(jié)論,并明確當(dāng)前國內(nèi)與國外的研究差異,更好地為推動我國供應(yīng)鏈領(lǐng)域的研究提供一點借鑒意義。
當(dāng)然,社團(tuán)的演化是一個可以深挖的課題,未來還有可以進(jìn)一步提升的空間:如重要節(jié)點在社團(tuán)中的存續(xù)問題、針對有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的社團(tuán)演化又是怎么樣的,這些都是可以作為未來的研究方向。