- 相關(guān)推薦
從節點(diǎn)屬性角度對教師科研項目合作網(wǎng)絡(luò )可視化分析
目前的科研合作網(wǎng)絡(luò )可視化通常以節點(diǎn)連接圖和鄰接矩陣為主要方法，下面是小編搜集整理的一篇探究教師科研項目合作網(wǎng)絡(luò )可視化的論文范文，供大家閱讀查看。
合作研究對于信息獲取、思想交流、知識創(chuàng )新有重要的意義，是科學(xué)研究的重要模式。學(xué)者對科研合作網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了大量的探討和研究。隨著(zhù)可視化技術(shù)的發(fā)展，社會(huì )網(wǎng)絡(luò )可視化已成為分析科研合作網(wǎng)絡(luò )的重要手段。通過(guò)對合作網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)之間的聯(lián)系進(jìn)行可視化建模，將科研合作網(wǎng)絡(luò )數據以圖形化方式展示出來(lái)，不僅可以科學(xué)高效地協(xié)助用戶(hù)清晰地認識合作網(wǎng)絡(luò )的內部結構，同時(shí)也有助于挖掘隱藏在網(wǎng)絡(luò )內部的有價(jià)值信息。目前已開(kāi)發(fā)出的多款社會(huì )網(wǎng)絡(luò )可視化軟件，如UCINET，Pajek，NWB等都能用于科研合作網(wǎng)絡(luò )的可視分析。然而當前絕大多數網(wǎng)絡(luò )可視分析雖然能較好地揭示網(wǎng)絡(luò )結構，卻往往忽略了節點(diǎn)本身的背景信息(如屬性)。實(shí)際上社會(huì )網(wǎng)絡(luò )不僅僅是一系列匿名的節點(diǎn)和連線(xiàn)，同時(shí)還應包含行動(dòng)者的社會(huì )屬性和他們的關(guān)系。Breiger指出作為行動(dòng)者社會(huì )層次的屬性信息通常有重要的社會(huì )影響。因此分析社會(huì )網(wǎng)絡(luò )不僅要關(guān)注所呈現出來(lái)的網(wǎng)絡(luò )模式，同時(shí)也應關(guān)注隱藏在屬性中的社會(huì )結構。比如在學(xué)者合作網(wǎng)絡(luò )中，一個(gè)學(xué)者的所在單位信息包含學(xué)院、學(xué)校和國家3個(gè)不同的層次，如果能從不同的社會(huì )層級(從個(gè)體，到跨部門(mén)，到國際合作)來(lái)分析學(xué)者行為，將有助于深入理解學(xué)者的合作行為以及影響力的分析。針對目前社會(huì )網(wǎng)絡(luò )可視化難以支持節點(diǎn)屬性挖掘的問(wèn)題，本文提出一種從節點(diǎn)屬性角度對社會(huì )網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行可視分析的方法，該方法能在展示單個(gè)節點(diǎn)間相互關(guān)聯(lián)關(guān)系的同時(shí)，展示單個(gè)節點(diǎn)與其所屬群體和其他群體間的層次關(guān)系，以及不同群體間的關(guān)聯(lián)和從屬關(guān)系，側重于對節點(diǎn)本身的屬性信息和群體間的從屬關(guān)系進(jìn)行挖掘。筆者以某學(xué)院教師科研項目合作網(wǎng)絡(luò )為例進(jìn)行分析，從多尺度和跨尺度對教師的科研合作進(jìn)行了展示，彌補了以往可視分析只注重網(wǎng)絡(luò )結構特性的不足，為更深入全面地了解合作網(wǎng)絡(luò )提供了幫助。
1、相關(guān)工作
圖形可視化正在成為了解不斷擴大的社會(huì )交流協(xié)作網(wǎng)絡(luò )的重要手段。由于這樣的網(wǎng)絡(luò )有著(zhù)更大、更復雜的鏈接和結構，傳統的直線(xiàn)圖和力引導布局不能有效地揭示關(guān)系和結構，這便導致許多新可視化技術(shù)的產(chǎn)生，如層次聚類(lèi)和連線(xiàn)集束方法。
1.1層次可視化的相關(guān)研究
在當前的層次可視化研究中常見(jiàn)的是類(lèi)似于樹(shù)根的有根樹(shù)結構，這種方法是使用與計算機拓撲網(wǎng)絡(luò )結構相類(lèi)似的直線(xiàn)連接和層次布局來(lái)表示一個(gè)層次網(wǎng)絡(luò );也有將節點(diǎn)的聚類(lèi)根據其層次情況按照不同的深度排列在一個(gè)圓形整體中的氣球布局;還有使用基于空間填充設計技術(shù)的樹(shù)形層級圖，這種方法通過(guò)將矩陣中的方塊按照不同的權重和從屬關(guān)系進(jìn)行嵌套處理來(lái)表示層次關(guān)系。層次聚類(lèi)圖則是融合以上層次可視化方法，同時(shí)引入可視化交互技術(shù)的一種可視化方式，因為它擁有總覽、縮放以及篩選的功能。該技術(shù)假定一個(gè)或多個(gè)項被當作一個(gè)整體節點(diǎn)在可視化圖形中輸出，然后構建節點(diǎn)的分層或聚類(lèi)集群，為這些分層或聚類(lèi)集群分配一定的顯示空間，這種可視化方法與當前的力引導布局對節點(diǎn)的位置計算所不同的是，該方法直接使用節點(diǎn)本身的屬性信息來(lái)進(jìn)行節點(diǎn)位置的定位，既保留了原始數據中節點(diǎn)的分層結構屬性，又避免了力引導布局所需要的大量計算。
1.2連線(xiàn)集束的相關(guān)研究
節點(diǎn)之間使用直線(xiàn)連接是一種常用的關(guān)系表示方法，但隨著(zhù)數據量的增大，這種方法會(huì )由于連線(xiàn)交叉的增多而迅速導致視覺(jué)上的混亂。Fekete等為了減少直線(xiàn)的交叉提出使用弧線(xiàn)連接來(lái)盡可能避免直線(xiàn)的交叉，而Kauf-mann等為了避免連線(xiàn)的交叉將聚類(lèi)的方法應用到可視化研究中，將位置相近的連線(xiàn)捆綁成束以減少可視化圖形中線(xiàn)的數量，避免密集的連線(xiàn)對可視化圖形可讀性的影響。D.Holten融合以上方法的優(yōu)點(diǎn)提出將邊緣匯聚技術(shù)應用到預先定義過(guò)層次的復合可視化圖形中，針對的是既包含層次關(guān)系又包含連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò )數據。在樹(shù)形結構中直接添加網(wǎng)絡(luò )關(guān)系連線(xiàn)會(huì )使樹(shù)結構的可讀性受到極大的影響，為了解決可視化畫(huà)面雜亂的問(wèn)題，這種既可以顯示節點(diǎn)的層次屬性，同時(shí)借由可視化交互技術(shù)，通過(guò)點(diǎn)擊縮放可以展示層次屬性的細節，使不同層次的信息能夠按照用戶(hù)的需求進(jìn)行信息的約減及擴展的連線(xiàn)集束的可視化方法被提出，較好地滿(mǎn)足了將網(wǎng)絡(luò )信息和層次屬性相融合的需求。該方法使用階層式的方式來(lái)顯示節點(diǎn)的樹(shù)形結構，并且通過(guò)一定的聚類(lèi)和集束來(lái)減少連線(xiàn)交叉所形成的間隙，通過(guò)使用相近連線(xiàn)共享同一個(gè)路徑而兩端散開(kāi)的連線(xiàn)方式，減少了在大數據的顯示中由于連線(xiàn)的交叉而帶來(lái)的視覺(jué)上的混亂。
2、數據模型
通常社會(huì )網(wǎng)絡(luò )是用圖模型G={V，E}來(lái)表示的。
其中V代表所有節點(diǎn)的集合，而E代表所有邊(關(guān)聯(lián))的集合。本文在這個(gè)基本的圖模型上進(jìn)行擴展來(lái)包含節點(diǎn)的屬性信息。每個(gè)節點(diǎn)具有多個(gè)屬性，例如一個(gè)學(xué)者的社會(huì )屬性的隸屬關(guān)系可以在國家、地區、學(xué)校、學(xué)院、系等多層面進(jìn)行描述。所以定義有多個(gè)層級屬性的社會(huì )網(wǎng)絡(luò )為N={VN，EN}，其中VN為所有社會(huì )行動(dòng)者(節點(diǎn))的集合，而EN為所有社會(huì )關(guān)系(邊)的集合，每個(gè)節點(diǎn)有m個(gè)屬性，屬性之間是有層次關(guān)系的。屬性之間的層次關(guān)系定義為樹(shù)結構Ti=(VTi，ETi)，其中VTi表示來(lái)源于第i個(gè)屬性的樹(shù)的節點(diǎn)，ETi是樹(shù)形結構的邊，表示屬性的父子關(guān)系。為了分析社會(huì )網(wǎng)絡(luò )和社會(huì )層次屬性信息，使用TreeNet圖模型，一個(gè)由樹(shù)形結構和網(wǎng)絡(luò )兩個(gè)子圖所構成的復合圖。一個(gè)TreeNet圖模型TrNi可以寫(xiě)成:TrNi=(Ti，N，ρ)，其中ρ是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)在樹(shù)結構中葉節點(diǎn)的映射，ρ(nTi)→nN，nTi∈VTiL，nN∈VN，VTiL是Ti樹(shù)形結構里的葉節點(diǎn)，該模型被用于整合具有不同層次屬性的社會(huì )網(wǎng)絡(luò )。
3、案例分析
以武漢大學(xué)信息管理學(xué)院教師科研合作網(wǎng)絡(luò )為例進(jìn)行可視分析。該數據集包括72名教師以及141個(gè)項目，這些項目分別為該學(xué)院在2006—2012年獲批的國家自然科學(xué)、國家社會(huì )科學(xué)和教育部3類(lèi)項目。節點(diǎn)屬性有兩層，學(xué)院和系，具體來(lái)說(shuō)為1個(gè)學(xué)院，5個(gè)系，分別是圖書(shū)館系、信息管理科學(xué)系、檔案與政務(wù)信息系、出版系、信息系統與電子商務(wù)系。針對該學(xué)院科研合作網(wǎng)絡(luò )的構建是以教師為節點(diǎn)，教師的合作關(guān)系作為邊。這是一個(gè)無(wú)向有權重的社會(huì )網(wǎng)絡(luò )，任意兩名教師同時(shí)參與的項目數作為這兩個(gè)節點(diǎn)之間邊的權重。整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的邊權重總和為364。與以往分析整個(gè)網(wǎng)絡(luò )結構特性不同的是，從節點(diǎn)屬性角度來(lái)分析學(xué)院科研合作網(wǎng)絡(luò )，具體來(lái)說(shuō)，從多尺度和跨尺度的角度來(lái)揭示合作模式。比如針對科研管理人員來(lái)說(shuō)，不僅需要知道整體的教師合作次數，更關(guān)注系與系之間的合作模式有何不同，哪兩個(gè)系合作最為頻繁哪些教師跨系合作多，是連接不同系的科研人員。為此筆者利用EXTRAVIS構建了一個(gè)合作網(wǎng)絡(luò )可視化系統，通過(guò)交互界面實(shí)現多尺度和跨尺度分析，為科研管理人員提供快速、易理解的評估和更有效的交流手段。多尺度體現在個(gè)人與個(gè)人、系與系合作模式展現，跨尺度體現在個(gè)人跨系合作模式展示。
3.1系與系合作關(guān)系的可視化分析
基于節點(diǎn)屬性信息和節點(diǎn)關(guān)聯(lián)信息而生成的各系間的項目合作總圖。左側菜單可以對數據模型中的ρ進(jìn)行調整，這樣可以選擇是否對關(guān)系連線(xiàn)進(jìn)行匯聚，而右邊則通過(guò)列表的形式對系內和跨系合作的數量情況進(jìn)行宏觀(guān)展示。連線(xiàn)的粗細表示項目合作次數的多少，而連線(xiàn)中標注的數字則量化地描述了合作次數的多少，從圖1可以清楚地看到每個(gè)系與其他系的合作次數，提示信息管理系與電子商務(wù)系是合作最多的兩個(gè)系。在此基礎上很容易得到以系為單位的合作情況(如表1所示)，可以發(fā)現信息管理科學(xué)系是與其他系發(fā)生合作次數最多的系，其總數達到了80次，其次是信息系統與電子商務(wù)系58次，出版系36次及檔案與政務(wù)信息系32次，圖書(shū)館系28次。
在圖1的基礎上進(jìn)行擴展，點(diǎn)擊系所屬信息片使其展開(kāi)而得到了圖2的合作關(guān)系詳細視圖。通過(guò)展開(kāi)每一個(gè)系節點(diǎn)，能夠得到包含每個(gè)系教師詳情信息的系合作關(guān)系詳圖，從中可以看到兩級節點(diǎn)，第一級是系，第二級是個(gè)人。詳圖除了進(jìn)一步顯示信息管理系與電子商務(wù)系間最為密切的合作關(guān)系外，還顯示了全部參與合作的二級節點(diǎn)(教師)的情況，從整體上顯示了系內和系間存在的合作關(guān)系。圖2提示信息管理科學(xué)系中教師間合作關(guān)系連線(xiàn)最為密集，內部合作有63次，其次為電子商務(wù)系30次。
3.2個(gè)人在系內及跨系合作關(guān)系可視化
為了解個(gè)人在系內以及跨系的合作情況，可以將整個(gè)系的節點(diǎn)進(jìn)行縮放以觀(guān)察個(gè)人跨系合作情況，以“LuoLin”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“LL”)節點(diǎn)為實(shí)例，展示跨系合作次數視圖并進(jìn)行分析。在圖3中可以發(fā)現“LL”節點(diǎn)屬于信息管理科學(xué)系，“LL”跨系合作涉及的系有4個(gè)，分別是電子商務(wù)系、出版系、圖書(shū)館系、檔案與政務(wù)信息系。
如果需要進(jìn)一步了解個(gè)人究竟與哪些個(gè)人進(jìn)行跨系合作，可以通過(guò)可視化交互式技術(shù)將所有與“LL”節點(diǎn)有聯(lián)系的節點(diǎn)都通過(guò)附加標注的方式在圖4中進(jìn)行展示，通過(guò)由指向性而展開(kāi)的附加標引，提示與“LL”節點(diǎn)有聯(lián)系的相關(guān)節點(diǎn)和具體的節點(diǎn)信息及數量。
從圖4可以看出，與“LL”節點(diǎn)有合作的系內節點(diǎn)共有7個(gè)，系跨系節點(diǎn)有4個(gè)，與“LL”節點(diǎn)有合作關(guān)系的節點(diǎn)以文字的形式在畫(huà)面上縱向排列，可以讀出節點(diǎn)數共有11個(gè)，它們分別是“LP”、“ZYF”、“XLF”、“LG”、“ZXJ”、“ZXG”、“YL”、“TXQ”、“LW”、“LQ”、“MFC”，且在右邊的信息分列欄中，高亮的位置(計算機顯示)同樣可以輔助用戶(hù)讀取與“LL”節點(diǎn)有關(guān)聯(lián)關(guān)系的節點(diǎn)位置。由此可見(jiàn)層級式邊緣集束模型對同層級間數據的可視化也有著(zhù)良好的信息傳遞效果，圖4中的數據可以概括成為表2的“LL”節點(diǎn)個(gè)人與系合作情況表，“LL”節點(diǎn)共與5個(gè)系中的11個(gè)節點(diǎn)有過(guò)12次合作。
若按照系整體的角度對跨系合作數進(jìn)行統計，信息管理科學(xué)系最多，有80次合作，而最少的圖書(shū)館系也有28次，由此可以發(fā)現跨系合作非常頻繁，有的系跨系合作次數甚至與系內合作次數相當，同時(shí)有的節點(diǎn)還成為跨系合作中的橋梁，如“LL”、“HRH”等均與所有系有過(guò)合作。
這說(shuō)明在目前的科研合作中跨系交流現象十分明顯，實(shí)際上科研合作并沒(méi)有受到組織結構的影響。
4、分析
目前針對科研合作網(wǎng)絡(luò )的研究大體可分為3類(lèi)。第一類(lèi)是針對機構內部成員合著(zhù)情況的研究，如Perianes-Rodríguez通過(guò)對大學(xué)內合著(zhù)分析來(lái)識別研究小組，并對其進(jìn)行可視分析。歐陽(yáng)霞探討了EAMOLA成員的科研合著(zhù)行為，分析了合著(zhù)網(wǎng)絡(luò )結構、密度、核心作者分析，以及項目實(shí)施前后合著(zhù)網(wǎng)絡(luò )結構變化分析。第二類(lèi)是針對某一領(lǐng)域的作者以及機構合著(zhù)情況分析，如邱均平和王菲菲通過(guò)構建國內競爭情報領(lǐng)域作者的合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò )，分析作者的外在合作關(guān)系，同時(shí)輔以作者關(guān)鍵詞耦合分析挖掘該領(lǐng)域內潛在的合作團體。Arif等學(xué)者研究了印度計算機領(lǐng)域研究機構的成員合著(zhù)網(wǎng)絡(luò )。李長(cháng)玲等人對我國圖書(shū)情報學(xué)研究機構的合作網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了可視分析。第三類(lèi)是針對期刊的合著(zhù)研究，如李亮和朱慶華選擇了《情報學(xué)報》的合著(zhù)作者為對象，對國內情報學(xué)領(lǐng)域的合著(zhù)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了實(shí)證研究，評價(jià)了學(xué)者在合著(zhù)網(wǎng)絡(luò )中的地位，發(fā)現了合著(zhù)網(wǎng)絡(luò )中聯(lián)系緊密的團體。孟微和龐景安以《情報理論與實(shí)踐》合著(zhù)網(wǎng)絡(luò )為例，對其中有代表性的子網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了具體的分析。余豐民、楊江明以《圖書(shū)情報工作》為研究對象，除了對作者合著(zhù)進(jìn)行分析外，進(jìn)一步對機構合著(zhù)和區域合著(zhù)現象進(jìn)行了研究，以評價(jià)某種刊物的作者、地區和機構的合著(zhù)水平和能力。雖然研究對象不同，但以上這些研究的方法基本相同，大都采用科學(xué)計量方法和社會(huì )網(wǎng)絡(luò )分析法，通過(guò)統計文獻數目、合作情況和高頻詞，挖掘出該領(lǐng)域的重點(diǎn)研究主題以及核心人物。但在合著(zhù)網(wǎng)絡(luò )可視化方面存在層次屬性被忽略、關(guān)系信息展示不充分等問(wèn)題。因此只能進(jìn)行單尺度(個(gè)體—個(gè)體)的關(guān)聯(lián)分析，無(wú)法實(shí)現多尺度(機構—機構、地區—地區、國家—國家)和跨尺度(個(gè)人—機構、個(gè)人—地區、機構—地區、機構—國家)的關(guān)聯(lián)分析，因此很難回答哪些機構合作最多，哪些地區合作最多，哪個(gè)學(xué)者跨機構、跨地區合作最多，哪個(gè)機構跨地區、跨國家合作最多等問(wèn)題。而本文提出的合作網(wǎng)絡(luò )可視化方法通過(guò)交互界面提供快速，可縮放、多尺度和跨尺度可視界面，能夠很好地彌補之前的不足，協(xié)助用戶(hù)輕松地獲取對復雜合作網(wǎng)絡(luò )的更深層理解。
5、結束語(yǔ)
目前的科研合作網(wǎng)絡(luò )可視化通常以節點(diǎn)連接圖和鄰接矩陣為主要方法，僅注重節點(diǎn)的分布和邊的排列，忽略了節點(diǎn)的屬性信息。為此，本文提出了從節點(diǎn)屬性角度對科研合作網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行可視分析的方法，并以武漢大學(xué)信息管理學(xué)院項目合作網(wǎng)絡(luò )為例，對該網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了多尺度和跨尺度的可視分析，彌補了傳統的社會(huì )網(wǎng)絡(luò )可視化方法在表現層次屬性可視化方面上的不足。
該方法不僅具有易讀性的優(yōu)勢，而且具有極好的可擴展性，能夠滿(mǎn)足多層數據的可視縮放。在本文中節點(diǎn)的屬性層次僅考慮了兩層，數據集相對簡(jiǎn)單，在下一步的研究中，將擴大數據集到學(xué)校范圍以探測學(xué)院間的合作模式。另外將融合文獻計量學(xué)方法對大量關(guān)聯(lián)數據及屬性數據進(jìn)行整序和排列，以提供更多的分析功能。
【從節點(diǎn)屬性角度對教師科研項目合作網(wǎng)絡(luò )可視化分析】相關(guān)文章：
網(wǎng)絡(luò )虛擬財產(chǎn)屬性分析09-05
網(wǎng)絡(luò )經(jīng)濟基本屬性研究09-19
分析現代舞欣賞的角度08-26
從顧客角度分析OPPO營(yíng)銷(xiāo)策劃08-20
從心理學(xué)角度分析自己的成長(cháng)經(jīng)歷06-07
從觀(guān)眾學(xué)角度分析電影《美麗心靈》的成功08-18
網(wǎng)絡(luò )式客戶(hù)關(guān)系體系與客戶(hù)屬性關(guān)聯(lián)規則10-03
論教師的知識分子屬性09-18