1、1国际系统动力学研究文献的可视化分析摘要运用文献计量学方法，以 Web of Science的SCIE，SSCI，A&HCI 中收录的远程教育文献为研究对象，对文献数量、机构、机构与期刊共现、国家合作、学科、作者、研究热点和研究前沿进行分析，从而探讨世界范围内的系统动力学研究的现状与发展趋势。 关键词系统动力学；可视化分析；研究热点；研究前沿 中图分类号N9413文献标识码A文章编号1008-0821（2013）02-0003-09 系统动力学仿真技术是情报研究中的战略和策略实验室1。它作为一种建模方法，从本质上看它是带时间滞后的一阶微分方程。与其它建模方法相比，系统动力学适用于处理长期性和周
2、期性的问题；适用于研究数据不足的问题；适用于处理精度要求不高的复杂的社会经济问题；强调有条件预测，对预测未来提供新的手段。系统动力学为解决复杂问题提供了新的方法，随着其理论越来越成熟，系统动力学的应用从最初研究全球性的发展战略的世界动力学模型，到研究国家政治、经济、军事以及对外关系的国家动力学模型，再到研究城市发展战略的城市动力学模型、研究特定地理区域的发展战略的区域动力学模型、研究工业企业发展战略的工业动力学模型、研究疾病发生、发展及防治策略的医疗动力学模型等，到目前为止，系统动力学在系统论、控制论、信号论的基础上，借助信息处理和计算机仿真技术在国内外研究复杂系统随时间2推移而产生的行为模式
3、上得到了广泛的应用。目前对系统动力学现状总结和综述的研究较少，本文通过 TDA、Ucinet 和 CiteSpace 工具对系统动力学研究现状进行可视化分析，为相关研究和实践提供参考。 1 数据来源与研究方法 本文使用的数据均来源于美国科学信息研究所的 Web of science平台中的 SCI-E、SSCI、A&HCI 数据库。检索策略为在题名字段中输入forecast*、predict*、simulat*等系统动力学特点词汇并与主题字段“system* dynamic*”进行“与”运算最终与题名“system* dynamic*”进行或运算从而进行检索，文献类型为论文（article）
4、、会议论文（proceeding paper）和综述（review） ，时间限制到 2011年，检索日期为 2012年 06月 21日，共检索到 2 117篇文献。 本文首先采用文献计量方法并结合数据处理软件 TDA和可视化软件Ucinet、Citespace 对相关文献的数量变化趋势、机构进行分析，然后绘制这 2 117篇文献的机构与期刊的共现、国家合作、主要学科、研究热点和研究前沿图谱，从而揭示出该领域研究现状、研究前沿等。 2 系统动力学研究论文的时间分布 衡量某领域发展的重要指标就是学术论文数量的变化，对其文献分布作历史的、全面的统计，绘制相应的分布曲线，为评价该领域所处的阶段，预测发
5、展趋势和动态具有重要意义2。从系统动力学文献量的时间分布来看（如图 1所示） ，系统动力学研究文献的数量各年变化较大，但整体呈上升趋势。11 图 1系统动力学研究论文的年度分布 11 2013 年 2月 11第 33卷第 2期 11现？代？情？报 11Journal of 3Modern Information11Feb，201311Vol.33No.22013 年 2月 11第 33卷第2期 11国际系统动力学研究文献的可视化分析11Feb，201311Vol.33No.2 从系统动力学各年文献量的分布来看，大致分为 3个阶段：第一阶段：1955-1975 年，历时 20年之多。各年的相关论
6、文在 20篇内，可以看作系统动力学的起步阶段。第二阶段：1976-1990年，系统动力学论文总体呈增长趋势。虽然各年论文量变化较大，但是这一阶段，系统动力学方面的论文量比上一阶段有很大提高，可以看作系统动力学研究的发展阶段。第三阶段：进入 20世纪 90年代至今，系统动力学论文量提升很多，但近两年论文量居于平稳的状态。在未来几年，预计系统动力学的研究论文数量会呈现稳定发展的趋势。 3 系统动力学研究的空间分布 31 机构分布 2117 篇论文涉及 880个机构，发表论文在 10篇及以上的高产机构如表 1所示。机构两两之间的合作有 581次，其中发表论文在 5篇以上的高产机构如表 1所示。发文量
7、可在一定程度上代表机构在该领域的研究实力。从表 1看出实力较强的机构大部分为高校，其中，麻省理工学院以 23篇的论文量排在第一位，排在第二位的是印第安纳理工学院，其他排名比较靠前的还有伦敦商学院、卑尔根大学、斯特拉斯克莱德大学等。从机构类型来看，除高校外，还涉及政府部门（如意大利国家研究委员会）和企业单位（如西门子公司） ，从机构所属地区来看，美国（16 所）占了一半的席位，可以看出美国在该领域的学术影响力之强大。英国、中国、加拿大、荷兰、德国、意大利、瑞士、挪威也均存在高产机构，4除了北美洲的美国与加拿大和亚洲的中国外，其他均来自欧洲国家。其中中国两岸三地均有论文分布。 表 1高产机构论文分
8、布 排名 11论文量 11机构 11国家 11排名 11论文量 11机构 11国家1112311麻省理工学院 11美国 111711811南加利福尼亚大学 11美国2111211印第安纳理工学院 11美国 111811711奈梅亨大学 11荷兰3111011伦敦商学院 11英国 111911711清华大学 11中国 4111011卑尔根大学 11挪威 112011711卡尔加里大学 11加拿大 5111011斯特拉斯克莱德大学 11英国 112111711圣加仑大学 11瑞士 611911亚利桑那州立大学11美国 112211611意大利国家研究委员会 11意大利 711911香港理工大学 1
9、1中国 112311611俄亥俄州立大学 11美国 811911布拉德福德大学 11英国 112411611普林斯顿大学 11美国 911911帝国理工学院 11英国112511611普渡大学 11美国 1011811麦克马斯特大学 11加拿大112611611西门子公司 11德国 1111811国立台湾大学 11中国 112711611蒂尔堡大学 11荷兰 1211811伦斯勒理工学院 11美国 112811611阿尔伯塔大学 11加拿大续表 1 排名 11论文量 11机构 11国家 11排名 11论文量 11机构 11国家 1311811纽约州立大学 11美国 112911611加州大学欧
10、文分校 11美国 1411811加州大学伯克利分校 11美国 113011611加州大学洛杉矶分校 11美国 1511811伊阿华大学 11美国 113111611美国密歇根大学 11美国 1611811马里兰大学 11美国 113211611美国明尼苏达大学 11美国 32 机构与期刊共现 5机构与期刊共现可以揭示不同机构发文的期刊的规律或者不同期刊承载论文所属机构的规律。如图 2所示，其中，圆形节点表示机构。方形节点表示期刊，节点的大小表示期刊发文量的多少，节点越大表示在该期刊发文越多。红色节点与蓝色节点间连线的粗细表示机构在期刊发文量的多少，连线越粗表示机构在期刊的发文量越多。 11 图
11、 2系统动力学机构与期刊共现图（发文量2）11 从图 2可以看出，在单个期刊上发文量最多的机构是麻省理工学院，它在系统动力学会志上发表文章 10篇。论文年代分布为 1995年、1998年、2003 年且各年发表论文 1篇，2007 年，该年发表论文 7篇，由此可以看出，2007 年是麻省理工学院在系统动力学会志上发表文章最多的一年。比较麻省理工学院发表的关于系统动力学的所有年份的文章，2007 年也是麻省理学院发表文章最多的一年，其他年代发文量均未超过 2篇，同时系统动力学会志也是麻省理工学院发表文章最多的期刊，其他期刊发文均未超过 1篇。可见，2007 年是麻省理工学院研究系统动力学的高峰时
12、期；系统动力学会志主要探讨在社会、技术、管理和环境方面应用动态系统的展望与方法，涉及动态反馈系统的数学模型和计算机摸拟、信息反馈和因果研究的政策分析方法、动态系统在社会和自然科学理论建设中的贡献等，由此也可以得知，麻省理工学院将文章发表在系统动力学会志上，其研究的内容也主要围绕以上方面。通过 10篇论文的关键词可以窥见一斑，如改善、模型、建设、延迟、破坏、反馈、影响、工业、创新、远景、产品发展、合理性、资源配置、技术等。从文章的标题来看，关于展望性的文章有 4篇，如 Lyneis，J 6M和 Ford，D N在 2007年发表系统动力学应用于项目管理：调查、评估与未来研究方向是一篇综述性的文章
13、，对项目管理在深层结构背景下的应用历史进行了综述，这种深层机构创建不良动力学并把他们应用到具体项目管理领域，然后对政策信息进行了综合，为未来研究和写作提供方向3；关于政策研究的有 2篇文章，如：Weil，H B在 2007年发表的将系统动力学应用于企业战略研究：问题与框架的演化讨论了5个项目，这 5个项目在将系统动力学应用到企业战略研究的过程中成为重要的构建模型4。 在单个期刊发表文章较多的机构还有爱荷华大学，它在结构力学与机械力学期刊上发文 6篇，伦敦商学院在系统动力学会志期刊上发文 4篇，奈梅亨内梅亨大学在系统研究与行为科学期刊上发文4篇，布拉德福德大学在英国运筹学会志期刊上发文 4篇，麦
14、克马斯特大学在IEEE 电力设备与系统汇刊期刊上发文 4篇等等。 从图 2中还可以看出，发文量最多的期刊是系统动力学会志 ，发文 39篇，其次是英国运筹学会志 ，发文 14篇， 系统研究与行为科学发文 11篇，其他期刊发文量均为超过 10篇。 另外，发文（在 1个期刊上发表文章 2篇及以上）之和较多的机构如表 2所示，其中，麻省理工学院发文量最多，而且仅在系统动力学会志发文就达 10篇，其次是伦敦商学院在系统动力学会志和英国运筹学会志两个杂志上发文共计 7篇，发文量较多的机构还包括爱荷华大学、奈梅亨内梅亨大学、帝国理工学院、卑尔根大学、纽约州立大学、麦克马斯特大学、布拉德福德大学。 7表 2机
15、构在单个期刊上的发文量（发文量2） 序号 11机构 11期刊 11单个期刊发文量 11机构发文量之和 111麻省理工学院 11系统动力学会志 11101110211伦敦商学院 11系统动力学会志 114英国运筹学会志 113117311爱荷华大学 11结构力学与机械力学116116411奈梅亨内梅亨大学 11系统研究与行为科学 114系统动力学会志 112116511帝国理工学院 11物理评论 A112国际性传播疾病与艾滋病杂志 112IEEE电力系统汇刊 112116611卑尔根大学 11计算机在人类行为中的应用 113系统研究与行为科学 112115711纽约州立大学 11系统动力学会志
16、113英国运筹学会志 112115811麦克马斯特大学 11IEEE电力设备与系统汇刊 114114911布拉德福德大学 11英国运筹学会志 114114 在单个期刊上发文 2篇以上的机构类型除了高校外，还包括研究院，如：美国电力研究院、魁北克水电研究院、韩国交通研究院均 2篇，政府部门，如联邦高速公路管理局，以及企业单位，全球管理咨询公司。 33 国家合作 在以系统动力学研究为主题的 2 117篇样本文章中，258 篇由两个或两个以上国家合作完成。利用 Ucinet软件对国家的合著文献进行可视化，结果如图 3所示。 由图 3可知，系统动力学研究形成的是一个以美国、英国为中心跨国合作团队。其中
17、美国是与其他国家合作最广泛，共与 38个国家合作共115次（即产出 115篇文章） ，与美国合作次数不低于 5次的国家有 10个，分别是加拿大、英国、中国、韩国、德国、澳大利亚、挪威、荷兰、日本、墨西哥。在美国与中国合作的 8篇文章中，涉及到的机构主要有北8京大学、北京邮电大学、广东工业大学、华南理工大学、中国南方电网、武汉理工大学、北京师范大学、吉林大学、西南财经大学以及浙江大学。8篇文章的出版年从 2001-2011年（其中 2002年、2004 年、2005 年、2007年论文量为 0） 。涉及到的期刊包括：系统研究与行为科学 、 应用地质学 、 IET 发电，输电与配电 、 环境管理杂
18、志 、 微型机械与微型工程学报 、 机械电子学 、 技术预测与社会变革 ，各期刊论文量均为 1篇。 与他国合作比较广泛的国家（合作国家个数超过 10个）还包括：英国、德国、意大利、加拿大、中国、西班牙、法国、荷兰、瑞士、芬兰、巴西、日本 12个国家。 其中中国的合作国家个数是 17个，合作次数达 46次，除了与美国合作的 8篇文章外，还与加拿大合作次数较多（9 篇） 。在中国与加拿大合作的 9篇文章中，涉及的机构主要有北京大学、香港岭南大学、北京理工大学、武汉理工大学、四川大学、香港理工大学、中国科学院和中山大学。9 篇文章的出版年涉及 1998年、2001 年、2009 年、2010 年、2
19、011年。涉及到的包括期刊包括：建造自动化 、 专家系统及其应用 、人类与生态风险评估 、 国际环境与污染杂志 、 环境信息学杂志 、环境管理杂志 、 组织 11图 3国家合作图 11 行为杂志 、 技术预测与社会变革 、 水资源管理 。 国家两两之间合作频次（如表 3所示）最多的是美国与加拿大，共合作 14篇，这 14篇文章发表年涉及 2001年、2004 年、2007-2011 年，其中 2008年、2010 年和 2011年都是 3篇，2007 年 2篇，其余各年均 1篇。其中，被引次数较高的如美国加州大学欧文分校的 Ahmad，S 和加拿9大西安大略大学的 Simonovic，SP20
20、04 年在土木工程计算杂志上表文章空间系统动力学：水资源系统仿真新方法 ，文章介绍了空间系统动力学方法，这种方法是基于时间和空间动态过程的模型反馈，建立在分布参数系统的控制理论基础上，系统动力学和地理信息系统的耦合在这种建模方法的发展中起了重要作用，空间系统动力学方法为概念上不同的模型提供了一个单一建模框架，当对系统不同组件间的相互作用进行了解时，该方法还对基于时间和空间的复杂动态过程的模型反馈提供了大量的能力5。 美国与英国的国家间合作频次仅次于美国与加拿大，共合作 13次，这 13篇文章分布于 1987年、1999 年、2005 年、2008 年（分别 1篇） ，2006年、2007 年和
21、 2011年（分别 2篇） ，1998 年（3 篇） 。其中被引用次数较高的如 2007年英国伦敦大学的 Lane，DC 和美国哈佛大学的Oliva，R 在欧洲运筹学杂志上发表的更大的整体：系统动力学与软系统方法论的综合 ，文章举出了一个同时使用这两种系统方法的理论案例，同时简要的描述了系统动力学和软系统方法论的理论与方法假设，并对其中的部分提出了批评6。 中国与加拿大的合作位列第三，共 9次合作，这 9篇文章分布于1998年、2001 年、2009 年、2011 年（各 1篇） ，表 3（国家间合作频次5 次） 序号 11国家 111国家 211合作次数 111美国 11加拿大 111421
22、1美国 11英国 1113311中国 11加拿大 119411德国 11意大利 119511美国 11中国 118611美国 11韩国 118711美国 11德国 116811美国 11澳大利亚10116911美国 11挪威 1161011英国 11德国 1161111德国 11荷兰 1161211美国 11荷兰 1151311美国 11日本 1151411美国 11墨西哥 1151511意大利 11法国 115 2010 年（5 篇） 。由此可见，2010 年是中国与加拿大在系统动力学研究中合作频次最高的一年。其中，被引用次数较高的如中国北京大学的郭怀成与加拿大的加拿大里贾纳大学的 GAFu
23、ller等 2001年在环境管理杂志上发表的系统动力学方法应用于地区环境规划与管理：洱海流域的研究被引用达 74次，文章建立了环境系统动力学模型洱海系统动力学模型，用来为规划任务提供支持。并指出该模型由明确考虑信息反馈的动态仿真模型组成，这些模型能够将成分水平的知识集成为整体水平并进行系统行为仿真。以实例的方式论述了该模型的这种功能在分析和制定决策时的有用性7。 其他的国家两两间合作较多的还有德国与意大利、美国与中国、美国与韩国、美国与德国、美国与澳大利亚、美国与挪威等等。 多国合作的文章如由德国、日本、荷兰、波兰和葡萄牙 5个国家合作完成的三核子系统动力学研究：氘核质子横截面在 130兆电子伏时解体文章指出三核子系统是最简单的重大试验场地，现代核子与核子交互模型以及额外的动力材料作为三核子的支撑力量在数量上能够被解决法捷耶夫方程的严格的技术探测到8。另外，由芬兰、法国、德国、意大利和南非 5个国家合作完成的量子布朗运动与单囚禁离子仿真 ，文章研究谐波振荡器与人造工程水库相结合的开放系统动力学，选择水库和调节 Lindblad-type和 non-Lindblad-type减少的系统振荡器通道
